Kan partikler rejse gennem galaksen uskadt og uødelagt af interstellart støv og stråling?
Hvad er antimateriale?
Antistof er det samme som almindeligt (baryonisk)bortset fra at den har den modsatte elektriske ladning. For eksempel har en elektron med en negativ ladning en antistof "partner" kendt som en positron. En positron er en partikel med samme masse som en elektron, men med en positiv ladning. Partikler uden elektrisk ladning, såsom neutroner, er ofte antistofs "selvpartnere".
Forskere har allerede skabt antistofpartikler ved hjælp afultrahøje kollisionshastigheder ved LHC. I flere eksperimenter på CERN har forskere skabt antihydrogen, en "partner" af brint. Det mest komplekse element af antistof opnået til dato er antihelium, en analog af helium.
En kunstners idé om antistof. Foto: CERN
Selvom dette kan lyde som noget fra en videnskabeligfiktion, antistof er ægte. Antistof dukkede op med stof efter Big Bang. Men det er sjældent i det moderne univers, og forskerne ved ikke hvorfor.
Hvordan kan antistofpartikler krydse galaksen?
I universet er antistofen undvigende og uforudsigelig kraft: den tilintetgør, når den møder almindeligt stof, og skaber en kosmisk forhindringsbane for ødelæggelse. Men i et nyligt banebrydende eksperiment på Particle Collider-faciliteter indså forskerne, at nogle antinuclei kunne overleve interstellar rejser uden at dø.
Det antages, at de er dannet som et resultatkollisioner mellem højenergiske kosmiske stråler og atomer, der "svæver" i rummet, samt i kollisionen af mørkt stof partikler (tidligere fortalte Hi-Tech i detaljer, hvad det er).
Hvis disse små fragmenter kan overlevesådanne ekstraordinære rejser vil hjælpe videnskabsmænd med at forstå naturen af dette mystiske stof, der udgør det meste af vores galakse - mørkt stof.
Hvordan var eksperimentet?
Forskere brugte data fra Large Hadronkolliderer for at finde ud af, om antikerner genereret i rummet kan nå detektorer i nærheden af Jorden i god behold. For at teste teorien udførte fysikere et eksperiment på CERN-laboratoriet i Schweiz. Forskerne forsøgte at måle noget, der tilsyneladende var umuligt: konsekvenserne af ødelæggelsen af antiheliumkerner.
En del af BASE-eksperimentet på CERN, hvor antistof produceres og opbevares i laboratoriet. Foto: CERN
Ved at bruge ALICE-detektoren er de forsigtigtberegnet kollisioner af højenergiprotoner med atomer, som skulle have produceret lige mange helium- og antiheliumkerner. Ved at gætte på, hvor mange antikerner, der udslettes på materialer, der består af visse detektorer - stål, kulstof og så videre - har forskerne udpeget præcis, hvad der sker, når disse partikler kommer i kontakt med almindeligt stof.
Resultaterne vil hjælpe med at besvare mangeårige spørgsmål om antistofs natur og dets rolle i universet.
Hvad fandt forskerne ud af?
Computersimulering viste det"Sandsynligheden for at forsvinde" af antistofpartikler er overraskende lille. De fandt ud af, at selv efter at have rejst store afstande gennem det interstellare rum, ville op til 50% af antikernerne skabt af mørkt stof forblive intakte, når de nærmede sig Jorden.
Fysikere fandt også, at antinuclei skabtekosmiske stråler har højere energier end dem, der skabes af mørkt stof. Det var trods alt kun højenergiske antikerner, der kunne nå Jorden i store mængder. En anden undersøgelse viste, hvordan standarddetektorer kan detektere mørkt stof med imponerende signal-til-støj-forhold, hvis det produceres af astrofysiske kilder.
Hvorfor er dette vigtigt?
Ifølge fysikere rundt om i verden, forståelsemørkt stofs mystiske oprindelse er en nøgleprioritet for moderne videnskab. Også forfatterne af den nye undersøgelse sagde, at en dybere undersøgelse af dannelsen af antinuclei kan være uvurderlig for en bedre forståelse og efterfølgende definition af teorier vedrørende mørkt stof selv.
Nye eksperimenter er allerede blevet kaldt banebrydendeforskning, der hjælper med at besvare et af de vigtigste spørgsmål i moderne videnskab: eksisterer antistofpartikler? For nylig har en detektor kendt som Alpha Magnetic Spectrometer ombord på den internationale rumstation allerede opdaget potentielle antinukleare signaturer. Så svaret er lige ved hånden.
Læs mere:
Findes videnskab under ekstreme forhold? Vi svarer i tal
Forskere har fundet ud af, hvem der nyder godt af dinosaurernes død
Se på billedet af Jorden fra rummet: det blev lavet af det første private modul
Forsidebillede: Jingchuan Yu, Beijing Planetarium