Μπορούν τα σωματίδια να ταξιδέψουν μέσα στον γαλαξία άθικτα και χωρίς να καταστραφούν από τη διαστρική σκόνη και την ακτινοβολία;
Τι είναι η αντιύλη;
Η αντιύλη είναι ίδια με τη συνηθισμένη (βαρυονική)εκτός από το ότι έχει το αντίθετο ηλεκτρικό φορτίο. Για παράδειγμα, ένα ηλεκτρόνιο με αρνητικό φορτίο έχει έναν «εταίρο» αντιύλης γνωστό ως ποζιτρόνιο. Το ποζιτρόνιο είναι ένα σωματίδιο με την ίδια μάζα με ένα ηλεκτρόνιο, αλλά με θετικό φορτίο. Σωματίδια χωρίς ηλεκτρικό φορτίο, όπως τα νετρόνια, είναι συχνά «αυτοσυνεργάτες» της αντιύλης.
Οι επιστήμονες έχουν ήδη δημιουργήσει σωματίδια αντιύλης χρησιμοποιώνταςεξαιρετικά υψηλές ταχύτητες σύγκρουσης στο LHC. Σε αρκετά πειράματα στο CERN, οι επιστήμονες δημιούργησαν αντιυδρογόνο, «συνεργάτη» του υδρογόνου. Το πιο περίπλοκο στοιχείο αντιύλης που έχει ληφθεί μέχρι σήμερα είναι το αντιήλιο, ένα ανάλογο του ηλίου.
Η ιδέα ενός καλλιτέχνη για την αντιύλη. Φωτογραφία: CERN
Αν και αυτό μπορεί να ακούγεται σαν κάτι από επιστημονικόμυθοπλασία, η αντιύλη είναι πραγματική. Η αντιύλη εμφανίστηκε με την ύλη μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Αλλά είναι σπάνιο στο σύγχρονο σύμπαν και οι επιστήμονες δεν ξέρουν γιατί.
Πώς μπορούν τα σωματίδια αντιύλης να διασχίσουν τον γαλαξία;
Στο σύμπαν, η αντιύλη είναιμια άπιαστη και απρόβλεπτη δύναμη: εκμηδενίζεται όταν συναντά τη συνηθισμένη ύλη, δημιουργώντας μια κοσμική πορεία καταστροφής εμποδίων. Αλλά σε ένα πρόσφατο πρωτοποριακό πείραμα στις εγκαταστάσεις του Particle Collider, οι επιστήμονες συνειδητοποίησαν ότι ορισμένοι αντιπυρήνες θα μπορούσαν να επιβιώσουν στο διαστρικό ταξίδι χωρίς να πεθάνουν.
Υποτίθεται ότι σχηματίζονται ως αποτέλεσμασυγκρούσεις μεταξύ κοσμικών ακτίνων υψηλής ενέργειας και ατόμων που «επιπλέουν» στο διάστημα, καθώς και στη σύγκρουση σωματιδίων σκοτεινής ύλης (νωρίτερα, η Hi-Tech είπε λεπτομερώς τι είναι).
Αν αυτά τα μικροσκοπικά θραύσματα μπορούν να επιβιώσουντέτοια ασυνήθιστα ταξίδια θα βοηθήσουν τους επιστήμονες να κατανοήσουν τη φύση αυτής της μυστηριώδους ουσίας που αποτελεί το μεγαλύτερο μέρος του γαλαξία μας - της σκοτεινής ύλης.
Πώς ήταν το πείραμα;
Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν δεδομένα από το Μεγάλο Αδρόνιοεπιταχυντής για να ανακαλύψει εάν οι αντιπυρήνες που δημιουργούνται στο διάστημα μπορούν να φτάσουν σε ανιχνευτές κοντά στη Γη ασφαλείς και αβλαβείς. Για να δοκιμάσουν τη θεωρία, οι φυσικοί πραγματοποίησαν ένα πείραμα στο εργαστήριο του CERN στην Ελβετία. Οι ερευνητές προσπάθησαν να μετρήσουν κάτι φαινομενικά αδύνατο: τις συνέπειες της καταστροφής των πυρήνων του αντιηλίου.
Μέρος του πειράματος BASE στο CERN, όπου η αντιύλη παράγεται και αποθηκεύεται στο εργαστήριο. Φωτογραφία: CERN
Χρησιμοποιώντας τον ανιχνευτή ALICE, κάνουν προσεκτικάυπολόγισε τις συγκρούσεις πρωτονίων υψηλής ενέργειας με άτομα, τα οποία θα έπρεπε να είχαν δημιουργήσει ίσο αριθμό πυρήνων ηλίου και αντιηλίου. Μαντεύοντας πόσοι αντιπυρήνες εκμηδενίστηκαν σε υλικά που αποτελούνται από ορισμένους ανιχνευτές - χάλυβας, άνθρακας κ.λπ. - οι επιστήμονες εντόπισαν ακριβώς τι συμβαίνει όταν αυτά τα σωματίδια έρχονται σε επαφή με τη συνηθισμένη ύλη.
Τα ευρήματα θα βοηθήσουν να απαντηθούν μακροχρόνιες ερωτήσεις σχετικά με τη φύση της αντιύλης και τον ρόλο της στο σύμπαν.
Τι ανακάλυψαν οι επιστήμονες;
Η προσομοίωση σε υπολογιστή το έδειξεΗ «πιθανότητα εξαφάνισης» των σωματιδίων αντιύλης είναι εκπληκτικά μικρή. Διαπίστωσαν ότι ακόμη και μετά από τεράστιες αποστάσεις μέσω του διαστρικού χώρου, έως και το 50% των αντιπυρήνων που δημιουργήθηκαν από τη σκοτεινή ύλη θα παρέμεναν άθικτοι καθώς πλησίαζαν τη Γη.
Οι φυσικοί βρήκαν επίσης ότι δημιουργήθηκαν αντιπυρήνεςΟι κοσμικές ακτίνες έχουν υψηλότερες ενέργειες από αυτές που δημιουργούνται από τη σκοτεινή ύλη. Εξάλλου, μόνο αντιπυρήνες υψηλής ενέργειας θα μπορούσαν να φτάσουν στη Γη σε μεγάλες ποσότητες. Μια άλλη μελέτη έδειξε πώς οι τυπικοί ανιχνευτές μπορούν να ανιχνεύσουν τη σκοτεινή ύλη με εντυπωσιακούς λόγους σήματος προς θόρυβο εάν παράγεται από αστροφυσικές πηγές.
Γιατί είναι αυτό σημαντικό;
Σύμφωνα με τους φυσικούς σε όλο τον κόσμο, η κατανόησηη μυστηριώδης προέλευση της σκοτεινής ύλης είναι βασική προτεραιότητα της σύγχρονης επιστήμης. Επίσης, οι συγγραφείς της νέας μελέτης είπαν ότι μια βαθύτερη μελέτη του σχηματισμού αντιπυρήνων μπορεί να είναι πολύτιμη για την καλύτερη κατανόηση και τον μετέπειτα ορισμό των θεωριών σχετικά με την ίδια τη σκοτεινή ύλη.
Τα νέα πειράματα έχουν ήδη ονομαστεί πρωτοποριακάέρευνα που βοηθά στην απάντηση σε ένα από τα πιο σημαντικά ερωτήματα στη σύγχρονη επιστήμη: υπάρχουν σωματίδια αντιύλης; Πιο πρόσφατα, στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό, ένας ανιχνευτής γνωστός ως Άλφα Μαγνητικό Φασματόμετρο έχει ήδη ανιχνεύσει πιθανές αντιπυρηνικές υπογραφές. Άρα η απάντηση είναι κοντά.
Διαβάστε περισσότερα:
Υπάρχει επιστήμη σε ακραίες συνθήκες; Απαντάμε με αριθμούς
Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ποιος ωφελήθηκε από τον θάνατο των δεινοσαύρων
Δείτε τη φωτογραφία της Γης από το διάστημα: έγινε από την πρώτη ιδιωτική μονάδα
Εικόνα εξωφύλλου: Jingchuan Yu, Beijing Planetarium