Rossiyalik olimlar neytrino zarrasining kelib chiqishini aniqladi

Neytrino elementar zarrachalar ichida eng uzoq va katta jonbozliklar evaziga qidirilayotgan zarracha bo‘lib, uning ayrim xossalari fizika qonunlariga zid kelishi taxmin qilinadi. Fanda, shuningdek, ushbu tutqich bermas sirli zarrachaning koinotda qayerdan kelib chiqishi haqidagi savol ham ochiq qolayotgan edi.

12-may sanasida Astrophysical Journal jurnalida rossiyalik olimlar Rossiya Fanlar Akademiyasi tarkibidagi Lebedev nomidagi Fizika instituti, Moskva fizika-texnika instituti (MFTI) hamda Yadroviy tadqiqotlar instituti olimlaridan iborat ilmiy guruh tomonidan e’lon qilingan maqolada ta’kidlanishicha, ular neytrino zarrachasining kelib chiqish manbasini aniqlashga muvaffaq bo‘lgan. “Daryo” mavzuga doir maqolani tarjima tariqasida taqdim etadi.

Neytrino — eng kichik elementar zarra bo‘lib, u koinot bo‘ylab yorug‘lik tezligida tarqaladi. Neytrino haqida hali fanga ko‘p narsa ma’lum emas va hatto uning aniq massasi ham aniqlanmagan. Bunday strukturasiz zarrachalar tirik organizmlar uchun zararsiz deb hisoblanadi. Chunki u bizning tanamizni ham, xona devorlari-yu, umuman, istalgan materialdan tortib butun boshli sayyoramiz diametridan ham muttasil teshib o‘tib turadi, lekin hech kim, hech narsa uni sezmaydi.

Chunki uning massasi deyarli yo‘qdek bo‘lsa-da, baribir o‘zi mavjud! Neytrinoni tutish yoki uni shunchaki qayd qilishning o‘zi deyarli imkonsiz narsa. Hozirgacha neytrinoning bizga ma’lum manbasi sifatida Quyosh qaralar edi. Undagi termoyadro reaksiyalari natijasida neytrino ham uchib chiqadi deb hisoblanadi. Shuningdek, ishlab turgan atom reaktorlaridan ham neytrino chiqib turadi.

Koinotdan keladigan va yorug‘lik tezligida harakatlanadigan, o‘ta yuqori energiyali (200 trillion elektron-voltdan baland) neytrino hodisalarini qayd qilish uchun sayyoramizning bir necha joylarida ko‘p million dollar qiymatga ega yirik ilmiy-eksperiment tajribaxonalari qurilgan. Lekin ularda ham neytrinoning qayd qilinishi juda kamdan-kam sodir bo‘ladi va sababi yuqorida aytilgandek, neytrino uchun deyarli barcha material shaffof (yo‘qdek) hisoblanadi va u hamma narsaning orasidan, ichkarisidan sezdirmay o‘tib ketadi. Shunday detektorlardan biri Yaponiyada joylashgan Super Kamiokande loyihasi bo‘lsa, yana biri Antarktidadagi 2 km qalinlikdagi muz qatlamlari ostiga barpo qilingan Ice Cube detektoridir.

Maqolada aspirant Aleksandr Plavin boshchiligidagi rossiyalik olimlar aynan ushbu Ice Cube neytrino rasadxonasida olingan ma’lumotlarni tahlil qilish hamda Qorachoy-Cherkasiya o‘lkasida joylashgan yirik radioastronomik teleskop bo‘lmish “RATAN-600” orqali kvazarlarni kuzatish tahlillarini taqqoslash yo‘li bilan ushbu tutqich bermas zarrachaning koinotdagi kelib chiqish manbasini aniqlagani aytilmoqda.

Shu paytcha neytrinoni koinotda qanday kuch yorug‘lik tezligigacha bo‘lgan katta tezliklarga erishtirishi haqida faqat taxminlar mavjud edi. Neytrino protonlar ishtirokida hosil bo‘ladi va buning uchun bir shart bajarilishi lozim — protonlar yorug‘lik tezligigacha tezlanishi kerak. Lekin bu juda mushkul vazifa sanaladi, chunki proton nisbatan og‘ir zarracha bo‘lib, u elektrondan deyarli ikki ming marta og‘irdir. Yer sharoitida protonga bunday darajada tezlanish berish uchun katta quvvatli ulkan tezlatgich (kollayder) uskunalar quriladi.

Koinotda esa protonga pirovardida neytrinoga bunday tezlanish bera oladigan shart-sharoitlar hali aniqlanmagandi. Nazariyotchi fiziklar tomonidan markazida favqulodda o‘ta katta massali qora tuynuk mavjud bo‘lgan galaktikalar — kvazarlar bu ishni uddalashi mumkin, degan taxmin ancha muqaddam bildirilgan. Nazariyaga ko‘ra, materiya Qora tuynukka qulagandan keyin uning ichkarisida protonlar deyarli yorug‘lik tezligigacha tezlanadi va kosmosga qayta uloqtirib tashlanadi. Yorug‘lik tezligida uloqtirib yuborilgan protonning ma’lum qismi o‘ta yuqori energiyali neytrinoga aylanadi. Olimlar neytrinoni qidirishda, gamma-chaqnashlar mayoq sifatida qaralishi kerak, degan fikrda edi. Chunki taxminlarga ko‘ra, neytrino hosil bo‘lishi hodisasi va gamma-chaqnashlar bir paytda sodir bo‘lishi kerak deb o‘ylangan.

2018-yilda shunday hodisalarning eng birinchisi qayd etilgan. O‘shanda neytrino qayd qilinishi bilan bir vaqtning o‘zida o‘sha tomondan kvazardagamma-chaqnash ham kuzatilgan. Ko‘plab ilmiy jurnallarda katta-katta maqolalar uchun mavzu bo‘lgan o‘sha birinchi va hozircha yagona natijani olimlar anchayin ishonqiramagan ruhda qarshi olgan. Chunki bu shunchaki tasodif bo‘lishi ehtimoli katta edi va fizikada atiga bitta natijaning o‘zi bilan kifoyalanib aniq gap aytish to‘g‘ri emas deb hisoblanadi.

Vaqt o‘tgani sayin bu holat boshqa kuzatilmadi va oqibatda, o‘shanda haqiqatan ham shunchaki tasodif sodir bo‘lgan edi shekilli, degan fikr kuchayib bordi. Natijada neytrino qayd qilinishi va u bilan bir vaqtda sodir bo‘ladigan gamma-chaqnashlarini izlash emas, balki kvazarladagiradio nurlanishlar chaqnashini qayd qilish kerak degan gipoteza ham o‘rtaga tashlandi.

Natijada Ice Cube rasadxonasida neytrino qayd qilingan zahoti koinotning qayeridadir kvazarlardan radionurlanish chaqnagan bo‘lishi ehtimoli tekshirila boshlandi. Shunday tahlillar “RATAN-600” teleskopi yordamida qayd qilingan kvazarlardan biridagi radionurlanish chaqnashi hodisasi va Ice Cube rasadxonasida neytrino qayd qilingan lahza bir-biri bilan ustma-ust tushishini ko‘rsatgan. Har ikkala hodisa manbayi esa koinotning bir nuqtasidan kelib chiqqani aniqlangach, olimlar Ice Cube qayd qilgan ellikka yaqin boshqa neytrino hodisalari va o‘sha vaqtga muvofiq keluvchi kvazarlar chaqnashlarini ham taqqoslab chiqqan. Natijada atigi 0,2 foiz xatolik ko‘rsatkichi bilan hammasi juda katta aniqlikda bir-biriga to‘g‘ri kelgan!

Demak, endilikda butun koinot bo‘ylab muttasil tarqalib turgan va Yerga yetib kelayotgan o‘ta yuqori energiyali neytrinoning manbayi — kvazarlar ekani aniq. Olimlar esa ushbu kuzatuv va tahlillar natijasida olingan ilmiy natijani hali nazariy asoslashi kerak.