Können sich Teilchen unversehrt und unzerstört durch interstellaren Staub und Strahlung durch die Galaxie bewegen?
Was ist Antimaterie?
Antimaterie ist dasselbe wie gewöhnliche (baryonische)außer dass es die entgegengesetzte elektrische Ladung hat. Zum Beispiel hat ein Elektron mit einer negativen Ladung einen Antimaterie-"Partner", der als Positron bekannt ist. Ein Positron ist ein Teilchen mit der gleichen Masse wie ein Elektron, aber mit positiver Ladung. Teilchen ohne elektrische Ladung, wie Neutronen, sind oft "Selbstpartner" von Antimaterie.
Wissenschaftler haben bereits Antimaterie-Teilchen mit erzeugtultrahohe Kollisionsgeschwindigkeiten am LHC. In mehreren Experimenten am CERN haben Wissenschaftler Antiwasserstoff geschaffen, einen „Partner“ von Wasserstoff. Das bisher komplexeste Element der Antimaterie ist Antihelium, ein Analogon von Helium.
Die Vorstellung eines Künstlers von Antimaterie. Foto: CERN
Obwohl dies wie etwas von einem wissenschaftlichen klingen magFiktion, Antimaterie ist real. Antimaterie erschien mit Materie nach dem Urknall. Aber es ist selten im modernen Universum, und Wissenschaftler wissen nicht warum.
Wie können Antimaterieteilchen die Galaxie durchqueren?
Im Universum ist Antimaterieeine schwer fassbare und unvorhersehbare Kraft: Sie vernichtet, wenn sie auf gewöhnliche Materie trifft, und schafft einen kosmischen Hindernisparcours der Zerstörung. Aber in einem kürzlich durchgeführten bahnbrechenden Experiment in Particle Collider-Einrichtungen erkannten Wissenschaftler, dass einige Antikerne die interstellare Reise überleben könnten, ohne zu sterben.
Es wird angenommen, dass sie dadurch gebildet werdenKollisionen zwischen hochenergetischen kosmischen Strahlen und Atomen, die im Weltraum "schweben", sowie bei der Kollision von Teilchen der dunklen Materie (früher hat Hi-Tech ausführlich erklärt, was es ist).
Wenn diese winzigen Fragmente überleben könnenSolche außergewöhnlichen Reisen werden Wissenschaftlern dabei helfen, die Natur dieser mysteriösen Substanz zu verstehen, die den größten Teil unserer Galaxie ausmacht – dunkle Materie.
Wie war der Versuch?
Wissenschaftler verwendeten Daten aus dem Large HadronCollider, um herauszufinden, ob im Weltraum erzeugte Antikerne sicher und unbeschadet Detektoren in der Nähe der Erde erreichen können. Um die Theorie zu testen, führten Physiker ein Experiment im CERN-Labor in der Schweiz durch. Die Forscher versuchten, etwas scheinbar Unmögliches zu messen: die Folgen der Zerstörung von Antiheliumkernen.
Teil des BASE-Experiments am CERN, wo Antimaterie produziert und im Labor gelagert wird. Foto: CERN
Mit dem ALICE-Detektor gehen sie vorsichtig vorberechneten die Kollisionen hochenergetischer Protonen mit Atomen, die eine gleiche Anzahl von Helium- und Antiheliumkernen hätten erzeugen sollen. Indem sie schätzten, wie viele Antikerne auf Materialien vernichtet werden, die aus bestimmten Detektoren – Stahl, Kohlenstoff usw. – bestehen, konnten die Wissenschaftler genau bestimmen, was passiert, wenn diese Teilchen mit gewöhnlicher Materie in Kontakt kommen.
Die Ergebnisse werden dazu beitragen, langjährige Fragen zur Natur der Antimaterie und ihrer Rolle im Universum zu beantworten.
Was haben die Wissenschaftler herausgefunden?
Computersimulationen haben das gezeigtDie „Wahrscheinlichkeit des Verschwindens“ von Antimaterie-Partikeln ist überraschend gering. Sie fanden heraus, dass selbst nach großen Distanzen durch den interstellaren Raum bis zu 50 % der Antikerne, die von dunkler Materie erzeugt wurden, intakt blieben, wenn sie sich der Erde näherten.
Physiker haben auch herausgefunden, dass Antikerne, die durch kosmische Strahlung erzeugt werden, höhere Energien haben als solche, die durch Dunkle Materie erzeugt werden.Denn nur hochenergetische Antikerne könnten die Erde in großer Zahl erreichen.Dunkle Materie mit einem beeindruckenden Signal-Rausch-Verhältnis nachweisen, wenn sie von astrophysikalischen Quellen erzeugt wird.
Warum ist das wichtig?
Laut Physikern auf der ganzen Welt, VerständnisDer mysteriöse Ursprung der Dunklen Materie ist eine Schlüsselpriorität der modernen Wissenschaft. Die Autoren der neuen Studie sagten auch, dass eine tiefere Untersuchung der Bildung von Antikernen von unschätzbarem Wert für ein besseres Verständnis und die anschließende Definition von Theorien zur Dunklen Materie selbst sein kann.
Neue Experimente wurden bereits als bahnbrechend bezeichnetForschung, die hilft, eine der wichtigsten Fragen der modernen Wissenschaft zu beantworten: Existieren Antimaterie-Teilchen? Vor kurzem hat an Bord der Internationalen Raumstation ein als Alpha Magnetic Spectrometer bekannter Detektor bereits potenzielle antinukleare Signaturen entdeckt. Die Antwort liegt also nahe.
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Titelbild: Jingchuan Yu, Planetarium Peking