Przełom w CERN: Laboratorium odtwarza plazmę blazarów, wskazując na reliktowe pole magnetyczne Wszechświata

Międzynarodowy zespół naukowców, kierowany przez ekspertów z Uniwersytetu Oksfordzkiego, ogłosił znaczące osiągnięcie w dziedzinie astrofizyki laboratoryjnej. Po raz pierwszy w kontrolowanych warunkach udało się odtworzyć plazmowe „kule ognia”. Eksperyment ten, przeprowadzony w akceleratorze Super Proton Synchrotron w CERN, miał na celu zbadanie stabilności strumieni cząstek emitowanych przez blazary. Kluczowym zamierzeniem było rzucenie światła na zagadkę deficytu promieniowania gamma oraz potencjalne istnienie ukrytych kosmicznych pól magnetycznych. Wyniki tych przełomowych badań zostały opublikowane 3 listopada 2025 roku w prestiżowym czasopiśmie PNAS.

Istota tej innowacyjnej pracy polegała na symulowaniu kaskad par inicjowanych przez blazary, co pozwoliło na empiryczną weryfikację hipotez dotyczących natury pól międzygalaktycznych. Naukowcy, wśród których znaleźli się profesor Gianluca Gregori, profesor Bob Bingham z STFC Central Laser Facility oraz profesor Subir Sarkar, wykorzystali instalację HiRadMat. Służyła ona do generowania par elektron-pozyton. Następnie te pary były kierowane przez obszar o długości jednego metra, wypełniony otaczającą plazmą. Taka konfiguracja miała imitować rozchodzenie się promieniowania blazarów w środowisku międzygalaktycznym.

Głównym problemem, który badacze starali się rozwikłać, było niewytłumaczalne „znikanie” promieni gamma o energii rzędu gigaelektronowoltów (GeV). Zgodnie z obliczeniami teoretycznymi, te promienie powinny powstawać w wyniku kaskad zainicjowanych przez promienie teraelektronowoltów (TeV) o znacznie wyższej energii, emitowane przez blazary. Istniały dwie dominujące teorie próbujące wyjaśnić ten deficyt. Pierwsza zakładała, że promienie są odchylane przez słabe międzygalaktyczne pola magnetyczne, które je rozpraszają. Druga hipoteza sugerowała, że w samych wiązkach par występuje spontaniczna niestabilność, która generuje własne, rozpraszające pola magnetyczne.

Analiza profilu wiązki oraz sygnatur magnetycznych przyniosła zaskakujące wnioski, które pozwoliły na rozstrzygnięcie sporu między tymi hipotezami. Okazało się, że wiązka par pozostawała niezwykle wąska i niemal równoległa. Wykazywała minimalne samooddziaływanie lub generowanie własnych pól magnetycznych. Ten wynik, ekstrapolowany na kosmiczne odległości, pozwala z przekonaniem stwierdzić, że niestabilności wiązka-plazma są zbyt nieistotne, aby wyjaśnić obserwowany deficyt promieniowania gamma GeV.

To odkrycie zdecydowanie wzmacnia teorię zakładającą, że w przestrzeni międzygalaktycznej istnieje już pole magnetyczne, prawdopodobnie odziedziczone po najwcześniejszej epoce Wszechświata – pole reliktowe. To metodologiczne zwycięstwo, polegające na przeniesieniu ekstremalnych zjawisk kosmicznych do ziemskiego laboratorium, umożliwia empiryczną weryfikację spekulatywnych modeli kosmologicznych. Jednakże, eliminując jedną hipotezę, eksperyment pogłębia inną zagadkę: w jaki sposób to pierwotne pole magnetyczne zostało „zasiane” we wczesnym Wszechświecie? Zdaniem badaczy, rozwiązanie tej kwestii może wymagać rewizji fizyki wykraczającej poza Model Standardowy, otwierając nowe ścieżki badań w kosmologii.