პირველად ისტორიაში, მეცნიერებმა კოსმოსურ ვოიდში ნეიტრონის სიცოცხლის ხანგრძლივობა გაზომეს. შეცდომის ალბათობა არსებობს, მაგრამ ახალია თავად მეთოდი, რომლის დახვეწამაც შესაძლოა, ბევრი რამ სრულიად შეცვალოს.
როდესაც ატომის ბირთვში საიმედოდ არის დამკვიდრებული სუბატომური ნაწილაკი, სახელად ნეიტრონი, საკმაოდ სტაბილურია. თუმცა, ბირთვიდან ამოგდების შემდეგ, მისი სიცოცხლის ხანგრძლივობა მნიშვნელოვნად ხანმოკლეა.
რამდენად ხანმოკლე? ზუსტად არ ვიცით, რადგან მისი გაზომვის მეთოდებმა ორი სხვადასხვა შედეგი აჩვენა; თუმცა, მეცნიერებმა მისი გარკვევა მაინც სცადეს. ამ საიდუმლოს ამოხსნაში შეიძლება დაგვეხმაროს კოსმოსში არსებული ნეიტრონების გაზომვის ახალი მეთოდი.
ეს კი, თავის მხრივ, შეიძლება იმის უკეთ გარკვევაში დაგვეხმაროს, რა დრო დასჭირდა ელემენტებს 13,8 მილიარდი წლის წინ, დიდი აფეთქებისთანავე სამყაროში გაჩენილ ნაწილაკთა „სუპისგან“ წარმოსაქმნელად.
ამ პროცესს დიდი აფეთქების ნუკლეოსინთეზი ეწოდება და მიჩნეულია, რომ დიდი აფეთქებიდან 10-20 წამის შუალედში გრძელდებოდა. თუ გვეცოდინება, რამდენ ხანს შეუძლიათ გაძლონ დამოუკიდებელმა ნეიტრონებმა, კოსმოლოგები დროის ამ მონაკვეთის ზედა ზღვარსაც დაადგენენ.
„ეს გახლავთ პირველი შემთხვევა, როდესაც ვინმემ ოდესმე კოსმოსში ნეიტრონთა სიცოცხლის ხანგრძლოვობა გაზომა. მტკიცდება, რომ ეს მეთოდი ვარგისია, რამაც ერთ მშვენიერ დღეს, შესაძლოა ეს საიდუმლო ამოგვახსნევინოს“, — ამბობს კვლევის ავტორი, ჯონს ჰოპკინსის უნივერსიტეტის პლანეტური მეცნიერი ჯეკ უილსონი.
1990-იანი წლებიდან, დედამიწაზე ნეიტრონების სიცოცხლის ხანგრძლივობის გასაზომად ორი სხვადასხვა კლასის ექსპერიმენტს იყენებენ — „ბოთლის“ და „სხივის“.
ბოთლის მეთოდში, მეცნიერები ქმნიან ხაფანგს — მექანიკურს, გრავიტაციულს, მაგნიტურს ან მათ კომბინაციას და ზომავენ, რამდენ ხანში იშლება მასში მომწყვდეული ნეიტრონი.
სხივის მეთოდში ანთებენ ნეიტრონების სხივს და ითვლიან ნეიტრონების დაშლის შედეგად წარმოქმნილ პროტონებსა და ელექტრონებს.
ორივე ეს მეთოდი ძლიერ ზუსტია, მაგრამ არსებობს ერთი დიდი პრობლემა. ბოთლის მეთოდში დაშლის დრო საშუალოდ 879,5 წამია, ანუ 14 წუთი და 39 წამი, 0,5-წამიანი შეცდომის ალბათობით. სხივის მეთოდში დაშლის საშუალო დრო 888 წამია, ანუ 14 წუთი და 48 წამი, 2-წამიანი შეცდომის ალბათობით.
ორ საშუალო მაჩვენებელს შორის არსებული ეს 9-წამიანი განსხვავება შეიძლება არც ისე ბევრი მოგეჩვენოთ, მაგრამ როდესაც ნეიტრონის სიცოცხლის ხანგრძლივობის დადგენას ცდილობ, ეს დრო უზარმაზარია, განსაკუთრებით იმიტომ, რომ შეცდომის საზღვრები ერთმანეთთან ახლოსაც კი არ არის. სწორედ აქ გახდა საჭირო კოსმოსის ჩართვა.
როდესაც კოსმოსიდან მუდმივად მომდინარე კოსმოსური სხივები პლანეტის ზედაპირის ან მისი ატმოსფეროს ატომებს ეჯახება, ზოგიერთი ნეიტრონი ვარდება და კოსმოსში მიქრის, ვიდრე დაიშლება. თეორიულად, დიდ სიმაღლეებზე ცოტა ნეიტრონები უნდა იყოს, მაგრამ გაზომვების ჩასატარებლად საჭიროა შესაბამისი ინსტრუმენტის ფლობა შესაბამის სიმაღლეზე.
2011-2015 წლებში პლანეტა მერკურის გარშემო მოძრაობდა „ნასას“ ხომალდი MESSENGER-ი, რომელმაც იქ მისასვლელად საკმაოდ რთული გზა გაიარა, მათ შორის, ორჯერ ახლოდან გადაუფრინა ვენერას, სამჯერ კი თავად მერკურის.
ვენერას თავზე ახლოდან გადაფრენისას, MESSENGER-ის ნეიტრონ-სპექტრომეტრმა შეაგროვა პლანეტიდან რამდენიმე კილომეტრი წამში სიჩქარით გამდინარე ნეიტრონების მონაცემები.
ვენერას ზედაპირიდან 339 კმ სიმაღლეზე, MESSENGER-ი ახლოს იყო იმ მაქსიმალურ მანძილთან, რისი გავლაც ნეიტრონებს დაშლამდე შეეძლოთ. მსგავსი გაზომვები ჩატარდა მერკურის თავზე გადაფრენისასაც, მინიმუმ 205 კმ სიმაღლეზე.
„დიდმასშტაბიან ბოთლის ექსპერიმენტს ჰგავს, მაგრამ მაგნიტური ველის კედლების ნაცვლად, ნეიტრონების მომწყვდევისა და მათი სიცოცხლის ხანგრძლივობის განსასაზღვრად, ვენერას გრავიტაციას ვიყენებთ“, — ამბობს უილსონი.
ნეიტრონების სიცოცხლის ხანგრძლივობის გამოსათვლელად, ჯგუფმა მოახდინა მოდელირება, რამდენ ნეიტრონს დააფიქსირებდა ვენერას თავზე გადაფრენისას 10-17 წუთის განმავლობაში. მოდელირების მიხედვით, ყველაზე უკეთ ჯდებოდა 780-წამიანი, ანუ 13-წუთიანი სიცოცხლის ხანგრძლივობა.
თუმცა, შედეგებმა აჩვენა, რომ შეცდომის ზღვარი 60 წამი იყო, რაც იმას ნიშნავს, რომ ის კვლავ ბოთლისა და სხივის მეთოდების დიაპაზონშია.
გამომდინარე აქედან, ნეიტრონების სიცოცხლის ხანგრძლივობის საკითხი ბოლომდე ამოხსნილი არ არის. საქმე იმაშია, რომ MESSENGER-ს მონაცემები ამ სახის გამოთვლებისთვის არ შეუგროვებია. თუმცა, მისი მონაცემებით, ასეთი კვლევის ჩატარების შესაძლებლობა, თუნდაც შეცდომის დიდი ზღვრით, მაინც შთამბეჭდავია.
ჯგუფის მეთოდის წარმატება აჩვენებს, რომ ნამდვილად ღირს ამ მიზნით სპეციალური მისიის გაშვება. ვენერაზე ხომალდის გაგზავნას არ გამორიცხავს რამდენიმე კოსმოსური სააგენტო; ამასობაში კი მკვლევართა ეს ჯგუფი მუშაობს ინსტრუმენტზე, რომელიც შეიძლება, ასეთი გაზომვების ჩასატარებლად რომელიღაც ხომალდს გაატანონ.
კვლევა Physical Review Research-ში გამოქვეყნდა.
მომზადებულია jhuapl.edu-სა და ScienceAlert-ის მიხედვით.
