Могут ли частицы путешествовать по галактике невредимыми и не уничтоженными межзвездной пылью и радиацией
Mi az antianyag?
Az antianyag ugyanaz, mint a közönséges (barion)kivéve, hogy ellentétes elektromos töltése van. Például egy negatív töltésű elektronnak van egy antianyag "partnere", amelyet pozitronként ismernek. A pozitron olyan részecske, amelynek tömege azonos az elektronéval, de pozitív töltésű. Az elektromos töltés nélküli részecskék, mint például a neutronok, gyakran az antianyag „önpartnerei”.
A tudósok már létrehoztak antianyag részecskéketultra-nagy ütközési sebesség az LHC-nél. A CERN számos kísérletében a tudósok létrehozták az antihidrogént, a hidrogén "partnerét". Az antianyag eddigi legösszetettebb eleme az antihélium, a hélium analógja.
Egy művész elképzelése az antianyagról. Fotó: CERN
Bár ez valami tudományosnak tűnhetfikció, az antianyag valóságos. Az antianyag megjelent az anyaggal az Ősrobbanás után. De ez ritka a modern univerzumban, és a tudósok nem tudják, miért.
Hogyan juthatnak át az antianyag részecskék a galaxison?
Az univerzumban az antianyag azmegfoghatatlan és kiszámíthatatlan erő: megsemmisül, amikor közönséges anyaggal találkozik, és a pusztulás kozmikus akadálypályáját hozza létre. A Particle Collider létesítményekben végzett közelmúltbeli úttörő kísérletben azonban a tudósok rájöttek, hogy egyes antinukleusok képesek túlélni a csillagközi utazást anélkül, hogy meghalnának.
Feltételezhető, hogy ennek eredményeként alakulnak kinagyenergiájú kozmikus sugarak és az űrben "lebegő" atomok ütközései, valamint a sötét anyag részecskéinek ütközése (korábban a Hi-Tech részletesen elmondta, hogy mi az).
Ha ezek az apró töredékek életben maradnakAz ilyen rendkívüli utazások segítenek a tudósoknak megérteni ennek a titokzatos anyagnak a természetét, amely galaxisunk nagy részét alkotja – a sötét anyag.
Milyen volt a kísérlet?
A tudósok a Nagy Hadron adatait használták felütköztetővel, hogy megtudja, az űrben keletkezett antinukleáris anyagok épségben eljuthatnak-e a Föld közelében lévő detektorokhoz. Az elmélet tesztelésére a fizikusok kísérletet végeztek a CERN svájci laboratóriumában. A kutatók megpróbáltak felmérni valami lehetetlennek tűnő dolgot: az antihéliummagok pusztulásának következményeit.
A CERN BASE kísérletének része, ahol antianyagot állítanak elő és tárolnak a laboratóriumban. Fotó: CERN
Az ALICE detektort használva óvatosankiszámította a nagy energiájú protonok atomokkal való ütközését, amelyeknek azonos számú hélium- és antihéliummagot kellett volna létrehozniuk. Azzal, hogy kitalálták, hány antinukleusz semmisült meg bizonyos detektorokból – acélból, szénből stb. – álló anyagokon, a tudósok pontosan meghatározták, mi történik, amikor ezek a részecskék érintkezésbe kerülnek a közönséges anyaggal.
Az eredmények segítenek megválaszolni az antianyag természetével és a világegyetemben betöltött szerepével kapcsolatos régóta fennálló kérdéseket.
Mit tudtak meg a tudósok?
A számítógépes szimuláció ezt mutattaAz antianyag részecskék "eltűnésének valószínűsége" meglepően kicsi. Megállapították, hogy még a csillagközi térben való hatalmas távolságok megtétele után is a sötét anyag által létrehozott antinukleusok akár 50%-a érintetlen marad, amikor megközelíti a Földet.
Также физики выяснили, что антиядра, созданные космическими лучами, обладают более высокими энергиями, чем те, которые созданы темной материей. Ведь только высокоэнергетические антиядра могли достичь Земли в большом количестве. Другое исследование показало, как стандартные детекторы могут обнаруживать темную материю с впечатляющим отношением сигнал/шум, если она создается астрофизическими источниками.
Miért fontos ez?
A világ fizikusai szerint a megértésa sötét anyag titokzatos eredete a modern tudomány kulcsfontosságú prioritása. Az új tanulmány szerzői azt is elmondták, hogy az antinukleusok képződésének alaposabb tanulmányozása felbecsülhetetlen értékű lehet magával a sötét anyaggal kapcsolatos elméletek jobb megértéséhez és későbbi meghatározásához.
Az új kísérleteket már úttörőnek neveztékkutatás, amely segít megválaszolni a modern tudomány egyik legfontosabb kérdését: léteznek-e antianyag részecskék? A közelmúltban a Nemzetközi Űrállomás fedélzetén az Alpha Magnetic Spectrometer néven ismert detektor már potenciális antinukleáris jeleket észlelt. A válasz tehát kéznél van.
Olvass tovább:
Létezik a tudomány extrém körülmények között? Számokban válaszolunk
A tudósok rájöttek, kinek volt haszna a dinoszauruszok halálából
Nézd meg a Föld fotóját az űrből: az első privát modul készítette
Borítókép: Jingchuan Yu, Peking Planetárium