Mogu li čestice putovati kroz galaksiju neozlijeđene i neuništene međuzvjezdanom prašinom i zračenjem?
Što je antimaterija?
Antimaterija je isto što i obična (barionska)osim što ima suprotan električni naboj. Na primjer, elektron s negativnim nabojem ima antimaterijskog "partnera" poznatog kao pozitron. Pozitron je čestica iste mase kao elektron, ali s pozitivnim nabojem. Čestice bez električnog naboja, poput neutrona, često su "samopartneri" antimaterije.
Znanstvenici su već stvorili čestice antimaterije pomoćuultravisoke brzine sudara u LHC-u. U nekoliko eksperimenata u CERN-u znanstvenici su stvorili antivodik, "partnera" vodika. Najsloženiji element antimaterije do sada dobiven je antihelij, analog helija.
Umjetnička ideja antimaterije. Foto: CERN
Iako ovo može zvučati kao nešto iz znanstvenogfikcija, antimaterija je stvarna. Antimaterija se pojavila s materijom nakon Velikog praska. Ali to je rijetkost u modernom svemiru, a znanstvenici ne znaju zašto.
Kako čestice antimaterije mogu prijeći galaksiju?
U svemiru je antimaterijanedostižna i nepredvidiva sila: ona uništava kada se susretne s običnom materijom, stvarajući kozmičku prepreku uništenja. Ali u nedavnom revolucionarnom eksperimentu u postrojenjima Particle Collider, znanstvenici su shvatili da neki antinukleusi mogu preživjeti međuzvjezdana putovanja bez smrti.
Pretpostavlja se da nastaju kao rezultatsudara između visokoenergetskih kozmičkih zraka i atoma koji "lebde" u svemiru, kao iu sudaru čestica tamne tvari (ranije je Hi-Tech detaljno ispričao o čemu se radi).
Ako ovi sićušni fragmenti mogu preživjetitakva izvanredna putovanja pomoći će znanstvenicima da razumiju prirodu ove misteriozne tvari koja čini većinu naše galaksije - tamne tvari.
Kakav je bio eksperiment?
Znanstvenici su koristili podatke iz Velikog hadronasudarač kako bi saznali mogu li antinukleusi generirani u svemiru doći do detektora u blizini Zemlje sigurni i zdravi. Kako bi provjerili teoriju, fizičari su proveli eksperiment u laboratoriju CERN-a u Švicarskoj. Istraživači su pokušali izmjeriti nešto naizgled nemoguće: posljedice razaranja jezgri antihelija.
Dio eksperimenta BASE u CERN-u, gdje se antimaterija proizvodi i pohranjuje u laboratoriju. Foto: CERN
Koristeći ALICE detektor, oni pažljivoizračunao je sudare visokoenergetskih protona s atomima, koji su trebali proizvesti jednak broj jezgri helija i antihelija. Pogađajući koliko je antinukleusa anihilirano na materijalima sastavljenim od određenih detektora — čelik, ugljik i tako dalje — znanstvenici su odredili što se točno događa kada te čestice dođu u kontakt s običnom materijom.
Nalazi će pomoći odgovoriti na dugogodišnja pitanja o prirodi antimaterije i njezinoj ulozi u svemiru.
Što su znanstvenici otkrili?
Računalna simulacija je to pokazala“Vjerojatnost nestanka” čestica antimaterije je iznenađujuće mala. Otkrili su da će čak i nakon putovanja golemim udaljenostima kroz međuzvjezdani prostor, do 50% antinukleusa stvorenih tamnom tvari ostati netaknuto dok se približavaju Zemlji.
Fizičari su također otkrili da su stvoreni antinukleusikozmičke zrake imaju veću energiju od onih koje stvara tamna tvar. Uostalom, samo antinukleusi visoke energije mogli bi dospjeti do Zemlje u velikim količinama. Druga je studija pokazala kako standardni detektori mogu otkriti tamnu tvar s impresivnim omjerom signala i šuma ako je proizvode astrofizički izvori.
Zašto je to važno?
Prema fizičarima diljem svijeta, razumijevanjemisteriozno podrijetlo tamne tvari ključni je prioritet moderne znanosti. Također, autori nove studije rekli su da dublje proučavanje nastanka antinukleusa može biti neprocjenjivo za bolje razumijevanje i kasnije definiranje teorija koje se tiču same tamne materije.
Novi eksperimenti već su nazvani revolucionarnimistraživanje koje pomaže odgovoriti na jedno od najvažnijih pitanja u modernoj znanosti: postoje li čestice antimaterije? U novije vrijeme, na Međunarodnoj svemirskoj postaji, detektor poznat kao Alpha Magnetic Spectrometer već je otkrio potencijalne antinuklearne potpise. Dakle, odgovor je nadohvat ruke.
Čitaj više:
Postoji li znanost u ekstremnim uvjetima? Odgovaramo u brojkama
Znanstvenici su otkrili tko je imao koristi od smrti dinosaura
Pogledajte fotografiju Zemlje iz svemira: napravio ju je prvi privatni modul
Naslovna slika: Jingchuan Yu, Pekinški planetarij