Oleh: Dr. Mohd Faudzi Umar
Pensyarah Fizik
Universiti Pendidikan Sultan Idris
Baru-baru ini media sains antarabangsa melaporkan penemuan ‘Zarah Amaterasu’ daripada angkasa lepas, dikatakan ia berasal daripada sumber galaksi dan ekstragalaksi. Istilah yang diberikan ‘Zarah Amatera’ dinamakan sempena jurus api abadi Uchiha Itachi, salah satu watak dalam anime Naruto, tapi kiasan ini tampak menepati dengan sifatnya, iaitu sinaran-kosmik-bertenaga-tinggi-ultra mencapai tenaga kira-kira 240 EeV (eksa-elektrovolt) iaitu EeV = 10^18eV (1 diikuti 18 sifar dan eV unit lain bagi tenaga). Bahkan nilai tenaga tersebut berjuta kali ganda daripada pecutan berkuasa tinggi pernah diciptakan oleh manusia iaitu Large Hadron Collider (LHC). Tambahan pula, ‘Amaterasu’ dipetik sempena nama dewi matahari daripada kisah dongeng negara Jepun.
Sinaran kosmik tenaga tinggi ultra adalah sinaran kosmik yang mempunyai tenaga lebih daripada 1 EeV iaitu melampaui jisim rehat dan tenaga kebiasaan bagi zarah yang lain. Walau bagaimanapun, sinaran kosmik tenaga tinggi ultra pernah direkodkan oleh kamera Fly’s Eye dari Utah, Amerika Syarikat pada 1991 [1], di mana tenaganya 320 EeV. Lebih lucu lagi, sinaran kosmik tersebut dinamakan zarah Oh-Tuhanku (Oh-My-God particle). Secara takrifan, sinaran kosmik kebanyakan adalah zarah proton yang bergerak dengan laju begitu ekstrem. Oleh itu, jika jarak sumber sinaran kosmik tersebut adalah 1.5 bilion tahun cahaya, maka kira-kira 1.71 hari masa diambil (dalam rangka rujukan proton tersebut) untuk ia merentasi jarak tersebut.
Berbalik kepada zarah Amaterasu, ia ditemui oleh Pakatan Tatasusunan Teleskop (Telescope Array Collaboration) diketuai oleh Prof Madya Dr Toshihiro Fuiji daripada Institut Fizik Teori & Eksperimen dari Universiti Metropolitan Osaka. Pada awalnya, isyarat aneh telah ditangkap oleh fasiliti pengesan tersebut dan data telah dikutip pada 2021, walau bagaimanapun ia dianalis secara rutin dan baru sahaja dilaporkan dan diterbitkan penemuan ini dalam jurnal Science beberapa hari yang lalu [2]. Tatasusunan Teleskop (Telescope Array, TA) merupakan pengesan sinaran kosmik yang paling besar terletak di Utah, Amerika Syarikat. Terdapat 500 pengesan jenis sintilasi disusun setiap 1.2 km yang meliputi 700km^2 di kawasan gurun Utah.
Zarah Oh-Tuhanku (Oh-My-God particle) menjadi tanda tanya sejak 1991. Saban tahun, asal-usul atau punca sumber sinaran kosmik tenaga tinggi ini masih begitu kabur, di mana ia telah dikaitkan dengan fenomena melibatkan lohong hitam, letupan sinaran gama dan nuklei galaksi aktif. Lebih misteri lagi, ia muncul daripada lowong atau ruang kosong di mana peristiwa samawi ganas tidak berlaku. Tambahan lagi, sinaran kosmik tenaga tinggi ultra merentasi angkasa begitu lancar meskipun tidak melantun daripada medan magnet seperti sinaran kosmik tenaga rendah. Secara teknikal, sepatutnya ia memudahkan saintis menentukan lokasi asalnya, tetapi bukan itu yang berlaku.
Berdasarkan pengiraan kajian ini, sinar itu nampaknya berasal dari kawasan seperti lowong (void-like) di mana terdapat beberapa galaksi. Bahkan disemak semula dan cuba dipadankan sinar kosmik dengan sumber galaksi yang mungkin dan objek luar lain daripada arah ketibaannya. Itu pun tidak berjaya, bahkan tiada yang sesuai! Oleh itu, saintis mencadangkan tiga penjelasan untuk asal-usul zarah yang penuh misteri ini. Pertama, ia mungkin daripada sumber yang belum kita kenal pasti. Dua, ia mungkin terpesong secara magnetik jauh lebih tinggi daripada ramalan model semasa. Tiga, saintis mungkin perlu menulis semula pemahaman mereka yang tidak lengkap tentang fizik zarah tenaga tinggi.
Zarah Amaterasu, secara spesifiknya ia berasal daripada Lowong Tempatan (Local Void), ruang kosong angkasa yang bersempadan dengan galaksi Bima Sakti. Meskipun, kajian ini membuktikan bahawa zarah kosmik tersebut muncul daripada ruang yang kosong, maka persoalan seterusnya adalah, apakah yang berlaku di situ?
RUJUKAN
[1] Bird, D. J., Corbato, S. C., Dai, H. Y., Elbert, J. W., Green, K. D., Huang, M. A., … & Thomas, S. B. (1995). Detection of a cosmic ray with measured energy well beyond the expected spectral cutoff due to cosmic microwave radiation. Astrophysical Journal, 441(1), p. 144-150, 441, 144-150.[2] Telescope Array Collaboration*†, Abbasi, R. U., Allen, M. G., Arimura, R., Belz, J. W., Bergman, D. R., … & Zundel, Z. [Telescope Array Collaboration] (2023). An extremely energetic cosmic ray observed by a surface detector array. Science, 382(6673), 903-907.