Mohou částice cestovat po galaxii nepoškozeny a nezničeny mezihvězdným prachem a zářením?
Co je antihmota?
Antihmota je stejná jako běžná (baryonická)kromě toho, že má opačný elektrický náboj. Například elektron se záporným nábojem má antihmotového „partnera“ známého jako pozitron. Pozitron je částice se stejnou hmotností jako elektron, ale s kladným nábojem. Částice bez elektrického náboje, jako jsou neutrony, jsou často „samopartnery“ antihmoty.
Vědci již vytvořili částice antihmoty pomocíultra vysoké srážkové rychlosti na LHC. V několika experimentech v CERNu vědci vytvořili antivodík, „partnera“ vodíku. Nejsložitějším prvkem antihmoty, který byl dosud získán, je antihelium, analog helia.
Umělcova myšlenka antihmoty. Foto: CERN
I když to může znít jako něco z vědeckéhofikce, antihmota je skutečná. Antihmota se objevila s hmotou po Velkém třesku. Ale v moderním vesmíru je to vzácné a vědci nevědí proč.
Jak mohou částice antihmoty procházet galaxií?
Ve vesmíru je antihmotanepolapitelná a nepředvídatelná síla: při setkání s běžnou hmotou ničí a vytváří vesmírnou překážkovou dráhu ničení. Ale v nedávném průkopnickém experimentu v zařízeních Particle Collider si vědci uvědomili, že některá antinuklea by mohla přežít mezihvězdné cestování, aniž by zemřela.
Předpokládá se, že se tvoří jako výsledeksrážky mezi vysokoenergetickým kosmickým zářením a atomy, které „plují“ ve vesmíru, a také při srážce částic temné hmoty (dříve Hi-Tech podrobně řekl, co to je).
Pokud tyto drobné úlomky přežijítakové mimořádné cesty pomohou vědcům porozumět podstatě této záhadné látky, která tvoří většinu naší galaxie – temné hmoty.
Jaký byl experiment?
Vědci použili data z Velkého hadronusrážeče, aby se zjistilo, zda antinuklea generovaná ve vesmíru mohou bezpečně a v pořádku dosáhnout detektorů v blízkosti Země. Aby fyzikové ověřili teorii, provedli experiment v laboratoři CERN ve Švýcarsku. Vědci se pokusili změřit něco zdánlivě nemožného: důsledky destrukce antiheliových jader.
Část experimentu BASE v CERNu, kde se v laboratoři vyrábí a skladuje antihmota. Foto: CERN
Pomocí detektoru ALICE opatrněvypočítal srážky vysokoenergetických protonů s atomy, které měly vytvořit stejný počet jader helia a antihelia. Hádáním, kolik antijader anihilovalo na materiálech složených z určitých detektorů – oceli, uhlíku a tak dále – vědci přesně určili, co se stane, když se tyto částice dostanou do kontaktu s běžnou hmotou.
Zjištění pomohou odpovědět na dlouholeté otázky o povaze antihmoty a její roli ve vesmíru.
Co vědci zjistili?
Ukázala to počítačová simulace"Pravděpodobnost vymizení" částic antihmoty je překvapivě malá. Zjistili, že i po překonání obrovských vzdáleností mezihvězdným prostorem by až 50 % antijader vytvořených temnou hmotou zůstalo neporušených, když se přiblížili k Zemi.
Fyzici také zjistili, že antijádra vytvořená kosmickým zářením mají vyšší energie než antijádra vytvořená temnou hmotou.Koneckonců, pouze vysokoenergetická antijádra mohla dosáhnout Země ve velkém počtu.Detekujte temnou hmotu s působivým poměrem signálu k šumu, pokud je produkována astrofyzikálními zdroji.
Proč je to důležité?
Podle fyziků z celého světa pochopenízáhadný původ temné hmoty je klíčovou prioritou moderní vědy. Autoři nové studie také uvedli, že hlubší studium tvorby antijader může být neocenitelné pro lepší pochopení a následné definování teorií týkající se samotné temné hmoty.
Nové experimenty již byly označeny za přelomovévýzkum, který pomáhá odpovědět na jednu z nejdůležitějších otázek moderní vědy: existují částice antihmoty? Nedávno, na palubě Mezinárodní vesmírné stanice, detektor známý jako Alpha Magnetic Spectrometer již detekoval potenciální antinukleární signatury. Odpověď je tedy na dosah ruky.
Přečtěte si více:
Existuje věda v extrémních podmínkách? Odpovídáme v číslech
Vědci zjistili, kdo těžil ze smrti dinosaurů
Podívejte se na fotografii Země z vesmíru: pořídil ji první soukromý modul
Titulní obrázek: Jingchuan Yu, Pekingské planetárium