۳٫۱۰ پیام‌رسان‌های کیهانیِ پرانرژی: نمایِ یکپارچه از کانال‌های کشش و شتاب‌گیریِ بازپیوندی

خانه ／ ۳ فصل سوم: کیهانِ کلان‌مقیاس

نخست پدیده‌ها و تنگناها

مقیاس‌های انرژی از گامایِ محدودهٔ ژی‌ئی‌وی تا تی‌ئی‌وی تا نیوترینوهای پئی‌وی و سپس پرتوهای کیهانیِ فوق‌پر‌انرژی در بازهٔ ۱۰^۱۸ تا ۱۰^۲۰ الکترون‌ولت گسترده است. منبع باید ذرات را از آستانه‌ها فراتر براند و هم‌زمان مانعِ بازجذبِ نزدیک‌منبعی شود. درخشش‌های میلی‌ثانیه تا دقیقه نشان می‌دهد حجمی بسیار کوچک و در عین حال نیرومند کار می‌کند که با تابندگانِ یکنواخت سازگار نیست. در انتشار، شفافیتِ هدایت‌شدهٔ افزوده دیده می‌شود؛ فوتون‌هایی که باید در زمینهٔ نوری نابود شوند در برخی راستاها آسان‌تر می‌گذرند. در عین حال، زانـو و قوزکِ طیفی، سمت‌های رسیدن و ترکیبِ سرطیف به‌سختی کنار هم می‌نشینند. پیام‌رسان‌های چندگانه همواره هم‌جای نیستند؛ جهشِ گاما در انفجارهای گاما یا بلازارها همیشه هم‌زمان با نیوترینو یا پرتوِ کیهانیِ قابل شناسایی نمی‌آید. در بخشِ سرطیف، نسبتِ سبک به سنگین و ناهمسانگردیِ کم‌رنگ هنوز با پراکندگیِ رده‌های منبع کاملا منطبق نشده است.

دوم سازوکارها کانال‌های کشش به‌همراه شتاب‌گیریِ بازپیوندی و گریزشناسیِ مسیر‌بندی‌شده

1. آتش‌زنِ درونِ منبع لایه‌های باریکِ برشی و بازپیوندی که چون شتاب‌دهنده‌های تنگ و نیرومند کار می‌کنند. پیرامونِ راهنماهای قوی مانند هسته‌های سیاهچاله، مغنا‌تارها، پسماندهای هم‌جوشی و هسته‌های ستاره‌فشان، دریایِ انرژی کشیده می‌شود و نوارهایی با برشِ شدید پدید می‌آید. هر لایه چون سوپاپِ تپنده عمل می‌کند و در هر گشودن و بستن، انرژی را به ذرات و موج‌ها متمرکز می‌دهد و آهنگی طبیعی در بازهٔ میلی‌ثانیه تا دقیقه می‌سازد. در میدان‌های قوی، کنشِ پروتون با فوتون و پروتون با پروتون، نیوترینویِ پرانرژی و گامایِ ثانویه را همان‌جا می‌زاید. ذراتِ ناپایدارِ تعمیم‌یافته در برساخت، نظمِ موضعی را می‌افزایند و در فروپاشی، انرژی را به هیئتِ نویزِ پس‌زمینهٔ کشش بازمی‌گردانند و بدین‌سان کارایی و ریتمِ لایه‌ها را نگه می‌دارند.
2. برونداد و سپس گریز از لبه آنچه بیرون می‌رود ردیفی از تپ‌ها است از حیثِ شدت، درازا و فاصله؛ به‌همراهِ ردّ زمانیِ نظمِ لایه و آمیختگیِ آغازینِ فرآورده‌های ثانویه نزدیکِ منبع.
3. لبه دیوارِ سخت نیست سه گذرگاهِ دونِ بحرانی بارِ گریز را میان خود بخش می‌کنند و هر کدام که مقاومتِ کم‌تری دارد سهمِ بیش‌تری می‌گیرد.
   • سوراخ‌کاریِ محوری نفاثه‌های راست و کانونیده بر محورِ چرخش آسان‌تر در دالان‌های باریک و پایدار شکل می‌گیرند؛ ذرات و تابشِ پرانرژی از شاه‌راهِ مستقیم و تند می‌گذرند. نشانگرها قطبشِ خطیِ بلند، سویهٔ پایدار یا جهش‌های جداگانهٔ زاویه میان تپ‌های پی‌درپی و فورانی کوتاه و تیز.
   • نوارهای لبِ سامانه بادهای قرصی و برون‌رفت‌های پهن‌زاویه در پیرامونِ قرص یا پوسته دالان‌هایی فراخ‌تر می‌گشایند و انرژی را با طیفی ستبر و آهسته می‌رهانند؛ معمولا در تابشِ پسا دیده می‌شود با قطبشی میانگین، خمِ نوریِ نرم‌تر و گره‌های بازکانونیِ نمایان.
   • منفذهای آنی تراوشِ کند که نویزِ پس‌زمینهٔ کشش برای دم‌دمیِ کوتاه کمربندِ بحرانی را می‌شکافد و منفذهای ریزِ کم‌دوام پدید می‌آورد که در فضا و زمان دانه‌دانه‌اند و در رادیو و بسامدهای پایین به‌صورتِ جرقه‌های ظریفِ نویزی می‌درخشند.
4. برونداد و سپس انتشار وزن‌های نسبیِ سه گذرگاه با هندسهٔ خطِ دید، شرط‌های آغازِ مسیر را تعیین می‌کند.
5. انتشار در مهِ یکنواخت نیست شبکهٔ کیهانی، بزرگ‌راهی از کشش می‌سازد. ستونِ رشته‌ها گذرگاه‌های کم‌مقاومت‌اند؛ میدان و پلاسما شانه می‌خورند، ذرهٔ باردار کم‌تر می‌پیچد و تندتر پخش می‌شود و فوتونِ پرانرژی در این راستاها بیش از اندازه شفاف می‌نماید. گره‌ها و خوشه‌ها کارخانهٔ بازفرآوری‌اند که شتاب‌گیریِ ثانویه و سخت‌شدنِ دوباره، قله‌های فرعیِ طیفی، درنگِ رسیدن و دگرگونیِ قطبش را می‌افزایند. هندسه و پتانسیل، درنگ‌های همگانیِ بی‌پراکندگی پدید می‌آورد که همانندِ درنگِ عدسیِ گرانشی است و نویزِ پس‌زمینهٔ کشش کفِ پهن‌باندِ رادیو تا ریزموج را هم‌راه می‌کند.
6. برونداد و سپس برآیندِ رصدی اثرهای هم‌نهاده بر نشان‌های پایهٔ طیفِ ورودی، ترکیب و ناهمسانگردیِ کم‌رنگ و نیز بر زمان‌بندیِ نسبیِ پیام‌رسان‌ها نقش می‌بندد.
7. طیف و ترکیب هم‌نِشستنِ چند لایه با وزن‌های گذرگاه‌ها، خم‌های چندپاره می‌سازد از قانونِ توانی تا زانو و سپس قوزک. آنگاه که نفاثه‌های راست دست بالا دارند، ذراتِ سختی‌بالا شکلِ خویش را بهتر نگه می‌دارند و آسان‌تر می‌گریزند و سرطیف می‌تواند به سویِ سنگین‌تر کج شود. گذر از گره‌ها و خوشه‌ها می‌تواند طیف را دوباره سخت کند و قله‌های فرعی بسازد که نشانهٔ شتاب‌گیری بر مسیر است.
8. ناهم‌هنگامیِ پیام‌رسان‌ها پرصداترین کانال، گشوده‌ترین است هنگامی که نفاثه دستِ بالا دارد هادرون‌ها زودتر بیرون می‌زنند و نشانه‌های نیوترینو و پرتوِ کیهانی نیرومندتر می‌شود و گاما نزدیکِ منبع به‌سببِ برهم‌کنش‌ها ممکن است فشرده شود. اگر نوارهای لبه یا منفذها غالب باشند، گذرگاه‌های الکترومغناطیسی فراخ‌تر می‌شوند و گاما و رادیو پیشی می‌گیرند و هادرون‌ها گرفتار یا بازفرآوری می‌شوند و نیوترینوها سست می‌گردند. حتی در یک رخداد نیز بازپخشِ تنش می‌تواند گذرگاهِ برتر را در میانه عوض کند چه بسا نخست الکترومغناطیس و سپس هادرونی یا برعکس.

سوم پیش‌بینی‌های آزمودنی و فهرستِ وارسیِ رصدی

• زمان‌بندی نخست کفِ رادیو و بسامدِ پایین که از نویزِ پس‌زمینهٔ کشش می‌آید بالا می‌رود؛ سپس گرانشِ آماریِ کشش کانال‌ها را عمیق‌تر می‌کند و بازدهِ پرانرژی و قطبش افزایش می‌یابد.
• جهت شفافیتِ افزوده در راستاهایی که با ستونِ رشته‌ها یا محورهایِ برش در ساختارِ بزرگ‌مقیاس هم‌راستا است.
• قطبش قفل‌شدن و سپس وارونگی در فازِ نفاثهٔ راست قطبش بلند و سویه پایدار است و در بازآراییِ هندسهٔ کانال‌ها وارونگی‌های تند رخ می‌دهد که بسیار وقت‌ها با مرزِ تپ‌ها هم‌زمان است.
• سهم‌بندیِ پیام‌رسان‌ها هرچه وزنِ نفاثه بیش‌تر باشد رسانگرِ هادرونی نیرومندتر است و هرچه وزنِ نوارهای لبه یا منفذها بیش‌تر باشد رسانگرِ الکترومغناطیسی قوی‌تر می‌شود.
• نشان‌های پایهٔ طیفی و محیط در نزدیکیِ گره‌ها و خوشه‌ها، سخت‌شدنِ دوباره و قله‌های فرعی محتمل‌تر است و با درنگ‌های سنجش‌پذیر و دگرگونیِ قطبش همراه می‌شود.
• ناهمسانگردیِ کم‌رنگ در رسیدن رخدادهایِ فوق‌پر‌انرژی اندکی در پهنه‌هایی فزون‌چگال می‌شوند که پیوندِ بزرگ‌راهِ کششی در آن بهتر است و هم‌بستگیِ مثبتِ کم‌جان با نقشینه‌های برش و عدسیِ ضعیف دیده می‌شود.

چهارم سنجش با تصویرهای کلاسیک هم‌پوشانی‌ها و افزوده‌ها

• شتاب‌دهنده‌ها از موجِ ضربه به شتاب‌گیریِ هم‌نهاده در لایهٔ باریک می‌رسیم و سازوکارهای فِرمی و آشفتگی را می‌توان چون کارآمدنِ هم‌زمان در درونِ لایهٔ برشی و بازپیوندی بازخوانی کرد که تپندگی و سویه‌مندی دارد و با منبعِ کوچکِ پرخروش سازگارتر است.
• مرزهای گریز به‌جای دیوارِ ثابت کمربندِ بحرانیِ پویاست که سست می‌شود و منفذ و سوراخ و نوارِ لبه می‌گشاید و جابه‌جاییِ گذرگاهِ برتر و آهنگ‌های دگرگون را توضیح می‌دهد.
• محیطِ انتشار به‌جای مهِ یکنواخت، بزرگ‌راهِ کششی است که در نواحیِ کم‌ساختار میانگین‌گیری کار می‌کند؛ اما کنارِ رشته‌ها و گره‌ها کانال‌های ناهمسو و بازفرآوری، شفافیتِ افزوده و سخت‌شدنِ دوباره و سمت‌های رسیدن را رقم می‌زنند.
• هم‌زمانیِ پیام‌رسان‌ها هم‌جاییِ اجباری لازم نیست؛ بخش‌بندیِ گذرگاه‌ها و بازفرآوریِ نزدیکِ منبع، وزن‌ها و تقویم‌ها را طبیعی تقسیم می‌کند.
• تقسیمِ کار هندسه و پیش‌انگاشت‌ها از جمله گذرگاه‌ها، وزن‌ها و مسیرِ نظم از این چارچوب به دست می‌آید و ریزفیزیک و تابش با ابزارهایِ مرسوم حل و هم‌ساز می‌شود.

پنجم مدل‌سازی و اجرا راهنمایِ عملی بی‌نیاز از فرمول

1. سه دستگیرهٔ اصلی
   • درونِ منبع شدتِ برش، کاراییِ بازپیوند، پهنا و شمارِ لایه‌ها و آهنگِ تپ.
   • در لبه سهمِ منفذها، پایداریِ سوراخ‌کاریِ محوری و آستانهٔ گشودنِ نوارِ لبه.
   • توپوگرافیِ انتشار قالب‌هایِ رشته و گره بر پایهٔ گرانشِ آماریِ کشش و نیز کفِ کم‌فرکانس ناشی از نویزِ پس‌زمینهٔ کشش.
2. هم‌سنجیِ چند‌داده‌ای با یک دستگاهِ پارامترِ مشترک نسبتِ سبک و سنگین، نشان‌هایِ پایهٔ طیفی، زمان‌بندیِ قطبش، سمت‌های رسیدن و کفِ پخشیده را هم‌خط می‌کنیم و در یک نگاره آهنگِ فوران، قطبش، کفِ رادیو و نقشینه‌هایِ عدسی و برش را هم‌زمان می‌سنجیم.
3. قاعده‌های تفکیکِ تند
   • قطبش بلند و پایدار یعنی نفاثهٔ راست؛ میانگین و هموار یعنی نوارِ لبه؛ کم و دانه‌دانه یعنی تراوشِ منفذی.
   • بافتِ زمانی تیز و فشرده یعنی لایهٔ فشرده و دنده‌عوضیِ تند؛ نرم و پهن یعنی رهشِ حلقه‌سان؛ جرقهٔ نویزیِ ظریف یعنی رسوب.
   • ترازِ پیام‌رسان الکترومغناطیسِ قوی با هادرونِ سست نشانهٔ کانال‌های نا‌محوری است و برعکس، راهِ تندرویِ محوری را نشان می‌دهد.

ششم قیاسِ کارگاهی

می‌توان منبع را اتاقِ پمپِ پرفشار دانست با لایه‌های برشیِ بازپیوندی، لبه را صِمامِ هوشمند با سه گذرگاهِ دونِ بحرانی و ساختارِ کلان را شبکهٔ لوله‌کشیِ شهری یعنی بزرگ‌راهِ کششی. این که کدام صِمام گشوده است و چه اندازه و به کدام شاه‌راه می‌پیوندد، دیکته می‌کند که بر زمین کدام صدا پرطنین‌تر شنیده شود؛ گاما یا نیوترینو یا پرتوِ کیهانی. برای دالانی اصلی که راست‌تر و باریک‌تر و تندتر باشد به بخشِ ۳٫۲۰ رجوع کنید.

هفتم در پایان

خاستگاهِ انرژی نزدیکِ راهنماهای قوی، لایه‌های باریکِ برشی و بازپیوندی با تپش‌های پیاپی ذرات و تابش را در حجم‌هایی ناچیز به انرژیِ بلند می‌رانند و ذراتِ ناپایدارِ تعمیم‌یافته نظم را می‌فشرند و انرژی را به هیئتِ نویزِ پس‌زمینهٔ کشش بازمی‌گردانند.
چگونگیِ گریز مرز کمربندِ بحرانیِ پویاست؛ منفذ و سوراخ و نوارِ لبه گریز را میان خود می‌نهند و نفاثهٔ راست، شاه‌راهِ سریع را می‌سازد.
راه‌های برتر شبکهٔ کیهانی بزرگ‌راهِ کششی است؛ بر ستونِ رشته‌ها گذرِ تند رخ می‌دهد و در گره‌ها بازفرآوری و شفافیتِ افزودهٔ جهت‌مند پدیدار است.
چراییِ ناهم‌هنگامی لایه‌لایه شتاب‌گیری و گریزشناسیِ مسیر‌بندی‌شده به‌همراهِ انتشارِ ناهمسانگرد، آمیزه‌ها و زمان‌خط‌های گاما و پرتوِ کیهانی و نیوترینو را جدا می‌کند.