Elektron kelajuan tinggi telah dikesan di luar medan magnet bumi, dan NASA tidak boleh menerangkannya

Di rantau ini daripada ruang di luar medan magnet bumi, NASA telah mengesan elektron yang sedang meningkat kepada hampir kelajuan cahaya - dan tidak ada yang dapat menjelaskan mengapa.

Malah, pemahaman kita fizik zarah kata ini jenis pecutan harus mustahil setakat ini keluar dari magnetosfera, dan kini ahli fizik cuba untuk memikirkan apa jenis tenaga boleh menolak mereka untuk kelajuan tersebut

"Ini adalah kes yang membingungkan kerana kita lihat elektron bertenaga di mana kita tidak fikir mereka perlu, dan tiada model sesuai dengan mereka," kata salah seorang penyelidik, David Sibeck dari Pusat Penerbangan Angkasa Goddard NASA. "Terdapat jurang dalam pengetahuan kita, sesuatu yang asas yang hilang."

Elektron kelajuan tinggi telah dikesan oleh misi THEMIS NASA, yang menghantar lima satelit ke orbit Bumi untuk melihat bagaimana medan magnet perlindungan planet kita menangkap dan melepaskan angin solar dan radiasi kosmik.

Matlamat utama mereka adalah untuk membantu ahli sains memahami apa yang mencetuskan ribut geomagnetik yang boleh mendatangkan malapetaka pada sistem komunikasi di Bumi, tetapi apabila mereka melanda rantau Kejutan depan sempadan di luar medan magnet bumi, mereka membuka satu set baru soalan.

elektron bertenaga tinggi sentiasa yang dilemparkan pada kita dari Matahari, tetapi dipesongkan oleh medan magnet kami super-kuat sebelum mereka boleh menimbulkan apa-apa jenis ancaman.

Apabila interaksi ini berlaku, elektron menghadapi lapisan paling luar magnetosfera dipanggil kejutan tunduk, dan medan magnet melambatkan mereka ke bawah, menyebabkan sebahagian daripada mereka untuk dipesongkan kembali ke angkasa lepas.

Tetapi sebahagian daripada mereka akan dapat dilihat kembali ke arah Matahari, membentuk satu puak yang bertenaga tinggi, elektron super cepat di luar magnetosfera dipanggil rantau Kejutan depan sempadan.

atau dekad, ia telah dianggap bahawa elektron ini mendapat tenaga dan kelajuan mereka daripada bangkit semula dan sebagainya di seluruh kejutan panah.

Ahli fizik berfikir bahawa setiap kali zarah ini bertembung dengan perisai magnetik kita, mereka mendapat lebih banyak dan lebih banyak tenaga, dan boleh dipercepatkan kepada hampir kelajuan cahaya.

atau dekad, ia telah dianggap bahawa elektron ini mendapat tenaga dan kelajuan mereka daripada bangkit semula dan sebagainya di seluruh kejutan panah.

Ahli fizik berfikir bahawa setiap kali zarah ini bertembung dengan perisai magnetik kita, mereka mendapat lebih banyak dan lebih banyak tenaga, dan boleh dipercepatkan kepada hampir kelajuan cahaya.

Tetapi pemerhatian baru dari THEMIS satelit telah mendedahkan bahawa elektron juga boleh mendapat tenaga melalui aktiviti elektromagnet di rantau Kejutan depan itu sendiri - dan tidak ada yang dapat menjelaskan bagaimana.

Malah, ia kelihatan seperti elektron ini tidak pernah berjaya untuk kejutan panah.

"Elektron ... tidak dapat berasal dari kejutan tunduk, seperti yang difikirkan," kata NASA.

"Jika elektron dipercepatkan dalam kejutan tunduk, mereka akan mempunyai arah pergerakan pilihan dan lokasi - sejajar dengan medan magnet dan beralih daripada kejutan tunduk dalam, rantau tertentu kecil."

Sebaliknya, pasukan itu mendapati bahawa elektron bergerak dalam semua arah - bukan sahaja di sepanjang garisan medan magnet - dan kejutan tunduk hanya boleh mengambil kira kira-kira satu per sepuluh daripada tenaga elektron.

Para penyelidik telah membuat kesimpulan bahawa punca pecutan elektron 'mestilah daripada di rantau sempadan Kejutan depan sendiri.

"Penemuan ini mungkin berubah teori diterima pada bagaimana elektron boleh dipercepatkan bukan sahaja dalam kejutan berhampiran Bumi, tetapi juga di seluruh Alam Semesta," kata NASA.

Rancangan pasukan pada mengumpul lebih banyak data daripada THEMIS satelit untuk memikirkan bagaimana sebenarnya elektron ini sedang dipercepatkan kepada kelajuan yang luar biasa itu, tetapi salah seorang penyelidik, Lynn Wilson, menunjukkan bahawa kita perlu mula berfikir dalam skala lebih kecil untuk mencari Jawapannya.

"Ia seolah-olah mencadangkan bahawa skala yang amat kecil perkara yang melaksanakannya, kerana barangan secara besar-besaran tidak boleh menjelaskannya," katanya.

Keputusan telah disiarkan dalam Physical Surat Review.

SEKILAS TENTANG ATOM, PROTON, NEUTRON & ELEKTRON

ATOM : Atom adalah suatu satuan dasar materi, yang terdiri atas inti atom serta awan elektron bermuatan negatif yang mengelilinginya. Inti atom terdiri atas proton yang bermuatan positif, dan neutron yang bermuatan netral (kecuali pada inti atom Hidrogen-1, yang tidak memiliki neutron). Elektron-elektron pada sebuah atom terikat pada inti atom oleh gaya elektromagnetik. Sekumpulan atom demikian pula dapat berikatan satu sama lainnya, dan membentuk sebuah molekul. Atom yang mengandung jumlah proton dan elektron yang sama bersifat netral, sedangkan yang mengandung jumlah proton dan elektron yang berbeda bersifat positif atau negatif dan disebut sebagai ion. Atom dikelompokkan berdasarkan jumlah proton dan neutron yang terdapat pada inti atom tersebut. Jumlah proton pada atom menentukan unsur kimia atom tersebut, dan jumlah neutron menentukan isotop unsur tersebut.

Istilah atom berasal dari Bahasa Yunani (ἄτομος/átomos, α-τεμνω), yang berarti tidak dapat dipotong ataupun sesuatu yang tidak dapat dibagi-bagi lagi. Konsep atom sebagai komponen yang tak dapat dibagi-bagi lagi pertama kali diajukan oleh para filsufIndia dan Yunani. Pada abad ke-17 dan ke-18, parakimiawan meletakkan dasar-dasar pemikiran ini dengan menunjukkan bahwa zat-zat tertentu tidak dapat dibagi-bagi lebih jauh lagi menggunakan metode-metode kimia. Selama akhir abad ke-19 dan awal abad ke-20, para fisikawan berhasil menemukan struktur dan komponen-komponen subatom di dalam atom, membuktikan bahwa 'atom' tidaklah tak dapat dibagi-bagi lagi. Prinsip-prinsip mekanika kuantumyang digunakan para fisikawan kemudian berhasil memodelkan atom.
Ilustrasi atom helium yang memperlihatkan inti atom (merah muda) dan distribusi awan elektron (hitam). Inti atom (kanan atas) berbentuk simetris bulat, walaupun untuk inti atom yang lebih rumit ia tidaklah selalu demikian.
Dalam pengamatan sehari-hari, secara relatif atom dianggap sebuah objek yang sangat kecil yang memiliki massa yang secara proporsional kecil pula. Atom hanya dapat dipantau dengan menggunakan peralatan khusus seperti mikroskop gaya atom. Lebih dari 99,9% massa atom berpusat pada inti atom, dengan proton dan neutron yang bermassa hampir sama. Setiap unsur paling tidak memiliki satu isotop dengan inti yang tidak stabil, yang dapat mengalamipeluruhan radioaktif. Hal ini dapat mengakibatkan transmutasi, yang mengubah jumlah proton dan neutron pada inti. Elektron yang terikat pada atom mengandung sejumlah aras energi, ataupun orbital, yang stabil dan dapat mengalami transisi di antara aras tersebut dengan menyerap ataupun memancarkan foton yang sesuai dengan perbedaan energi antara aras. Elektron pada atom menentukan sifat-sifat kimiawi sebuah unsur, dan memengaruhi sifat-sifat magnetis atom tersebut.

Inti atom terdiri atas proton dan neutron yang terikat bersama pada pusat atom. Secara kolektif, proton dan neutron tersebut disebut sebagai nukleon (partikel penyusun inti). Diameter inti atom berkisar antara 10 pangkat minus 15 hingga 10 pangkat minus 14 m. Jari-jari inti diperkirakan sama dengan A dibagi 1,07 akar 3 fm, dengan A adalah jumlah nukleon. Hal ini sangatlah kecil dibandingkan dengan jari-jari atom. Nukleon-nukleon tersebut terikat bersama oleh gaya tarik-menarik potensial yang disebut gaya kuat residual. Pada jarak lebih kecil daripada 2,5 fm, gaya ini lebih kuat daripada gaya elektrostatikyang menyebabkan proton saling tolak menolak.

Atom dari unsur kimia yang sama memiliki jumlah proton yang sama, disebut nomor atom. Suatu unsur dapat memiliki jumlah neutron yang bervariasi. Variasi ini disebut sebagai isotop. Jumlah proton dan neutron suatu atom akan menentukan nuklida atom tersebut, sedangkan jumlah neutron relatif terhadap jumlah proton akan menentukan stabilitas inti atom, dengan isotop unsur tertentu akan menjalankan peluruhan radioaktif.

PROTON : Dalam fisika, proton adalah partikel subatomik dengan muatan positif sebesar 1.6 × 10-19 coulomb dan massa 938 MeV (1.6726231 × 10-27kg, atau sekitar 1836 kali massa sebuah elektron). Suatu atom biasanya terdiri dari sejumlah proton dan netron yang berada di bagian inti (tengah) atom, dan sejumlah elektron yang mengelilingi inti tersebut. Dalam atom bermuatan netral, banyaknya proton akan sama dengan jumlah elektronnya. Banyaknya proton di bagian inti biasanya akan menentukan sifat kimia suatu atom. Inti atom sering dikenal juga dengan istilah nuklei, nukleus, atau nukleon (bhs Inggris: nucleon), dan reaksi yang terjadi atau berkaitan dengan inti atom ini disebut reaksi nuklir.
Struktur quark proton

NEUTRON : 
Neutron atau netron adalah partikel subatomik yang tidak bermuatan (netral) dan memiliki massa 940 MeV/c² (1.6749 × 10-27 kg, sedikit lebih berat dari proton. Putarannya adalah ½.
Inti atom dari kebanyakan atom (semua kecuali isotop Hidrogen yang paling umum, yang terdiri dari sebuah proton) terdiri dari proton dan neutron.
Di luar inti atom, neutron tidak stabil dan memiliki waktu paruh sekitar 10 menit, meluluh dengan memancarkan elektron dan antineutrinountuk menjadi proton. Metode peluruhan yang sama (peluruhan beta) terjadi di beberapa inti atom. Partikel-partikel dalam inti atom biasanya adalah neutron dan proton, yang berubah menjadi satu dan lainnya dengan pemancaran dan penyerapan pion. Sebuah neutron diklasifikasikan sebagai baryon dan terdiri dari dua quark bawah dan satu quark atas. Persamaan Neutron antibendanya adalahantineutron.
Perbedaan utama dari neutron dengan partikel subatomik lainnya adalah mereka tidak bermuatan. Sifat netron ini membuat penemuannya lebih terbelakang, dan sangat menembus, membuatnya sulit diamati secara langsung dan membuatnya sangat pentin sebagai agen dalam perubahan nuklir.
Struktur quark dari sebuah neutron

ELEKTRON : 
Elektron adalah partikel subatomik yang bermuatan negatif dan umumnya ditulis sebaga e-. Elektron tidak memiliki komponen dasar ataupun substruktur apapun yang diketahui, sehingga ia dipercayai sebagai partikel elementer. Elektron memiliki massa sekitar 1/1836 massaproton. Momentum sudut (spin) instrinsik elektron adalah setengah nilai integer dalam satuan ħ, yang berarti bahwa ia termasuk fermion. Antipartikel elektron disebut sebagaipositron, yang identik dengan elektron, tapi bermuatan positif. Ketika sebuah elektron bertumbukan dengan positron, keduanya kemungkinan dapat saling berhamburataupun musnah total, menghasilan sepasang (atau lebih)foton sinar gama. Elektron, yang termasuk ke dalam generasi keluarga partikel lepton pertama, berpartisipasi dalam interaksi gravitasi, interaksi elektromagnetik daninteraksi lemah. Sama seperti semua materi, elektron memiliki sifat bak partikel maupun bak gelombang (dualitas gelombang-partikel), sehingga ia dapat bertumbukan dengan partikel lain dan berdifraksi seperti cahaya. Oleh karena elektron termasuk fermion, dua elektron berbeda tidak dapat menduduki keadaan kuantum yang sama sesuai denganasas pengecualian Pauli.

Dalam banyak fenomena fisika, seperti listrik, magnetismedan konduktivitas termal, elektron memainkan peran yang sangat penting. Suatu elektron yang bergerak relatif terhadap pengamat akan menghasilkan medan magnetikdan lintasan elektron tersebut juga akan dilengkungkan oleh medan magnetik eksternal. Ketika sebuah elektron dipercepat, ia dapat menyerap ataupun memancarkan energi dalam bentuk foton. Elektron bersama-sama dengan inti atom yang terdiri dari proton dan neutron, membentuk atom. Namun, elektron hanya mengambil 0,06% massa total atom.
Perkiraan teoritis rapatan elektron untuk atom Hidrogen dalam beberapa orbit elektron