אנטי-חומר יכול להגיע לכדור הארץ: מה שמשנה את הניסוי החלוצי של מדענים

האם חלקיקים יכולים לנוע בגלקסיה ללא פגע וללא הרס על ידי אבק וקרינה בין-כוכבית?

? זה נשמע מדהים, אבל קבוצת מדענים מאמינה שזה בהחלט אפשרי: הכל הודות לחלקיקים של אנטי-חומר וחומר אפל.

מה זה אנטי חומר?

אנטי-חומר זהה לרגיל (בריוני)אלא שיש לו מטען חשמלי הפוך. לדוגמה, לאלקטרון בעל מטען שלילי יש "פרטנר" אנטי-חומר המכונה פוזיטרון. פוזיטרון הוא חלקיק בעל מסה זהה לאלקטרון, אך בעל מטען חיובי. חלקיקים ללא מטען חשמלי, כגון נויטרונים, הם לעתים קרובות "שותפים עצמיים" של אנטי-חומר.

מדענים כבר יצרו חלקיקים אנטי-חומר באמצעותמהירויות התנגשות גבוהות במיוחד ב-LHC. בכמה ניסויים ב-CERN, מדענים יצרו אנטי מימן, "שותף" למימן. היסוד המורכב ביותר של אנטי-חומר שהושג עד כה הוא אנטי-הליום, אנלוגי של הליום.

רעיון של אמן על אנטי-חומר. צילום: CERN

למרות שזה אולי נשמע כמו משהו ממדעיבדיוני, אנטי-חומר הוא אמיתי. אנטי-חומר הופיע עם חומר לאחר המפץ הגדול. אבל זה נדיר ביקום המודרני, ומדענים לא יודעים למה.

כיצד יכולים חלקיקי אנטי-חומר לחצות את הגלקסיה?

ביקום, אנטי-חומר הואכוח חמקמק ובלתי צפוי: הוא מחסל כאשר הוא פוגש חומר רגיל, יוצר מסלול מכשול קוסמי של הרס. אבל בניסוי פורץ דרך שנערך לאחרונה במתקני תאיץ חלקיקים, מדענים הבינו שכמה אנטי-גרעינים יכולים לשרוד מסע בין כוכבי מבלי למות.

ההנחה היא שהם נוצרים כתוצאה מכךהתנגשויות בין קרניים קוסמיות בעלות אנרגיה גבוהה לבין אטומים ש"צפים" בחלל, וכן בהתנגשות של חלקיקי חומר אפל (קודם לכן, היי-טק סיפר בפירוט מה זה).

אם השברים הזעירים האלה יכולים לשרודמסעות יוצאי דופן כאלה יעזרו למדענים להבין את טיבו של החומר המסתורי הזה שמרכיב את רוב הגלקסיה שלנו - החומר האפל.

איך היה הניסוי?

מדענים השתמשו בנתונים מההדרון הגדולמתנגש כדי לגלות אם אנטי-גרעינים שנוצרו בחלל יכולים להגיע לגלאים בסביבת כדור הארץ בשלום. כדי לבחון את התיאוריה, ערכו פיזיקאים ניסוי במעבדת CERN בשוויץ. החוקרים ניסו למדוד משהו שנראה בלתי אפשרי: ההשלכות של הרס גרעיני אנטי-הליום.

חלק מניסוי BASE ב-CERN, שבו אנטי-חומר מיוצר ומאוחסן במעבדה. צילום: CERN

באמצעות גלאי ALICE, הם בזהירותחישב את ההתנגשויות של פרוטונים בעלי אנרגיה גבוהה עם אטומים, שהיו צריכים לייצר מספר שווה של גרעיני הליום ואנטי-הליום. על ידי ניחוש כמה אנטי-גרעינים הושמדו על חומרים המורכבים מגלאים מסוימים - פלדה, פחמן וכן הלאה - המדענים סימנו בדיוק מה קורה כאשר חלקיקים אלה באים במגע עם חומר רגיל.

הממצאים יעזרו לענות על שאלות ארוכות על טבעו של אנטי-חומר ותפקידו ביקום.

מה גילו המדענים?

הדמיית מחשב הראתה את זה"ההסתברות להיעלמות" של חלקיקי אנטי-חומר קטנה באופן מפתיע. הם גילו שגם לאחר נסיעה למרחקים עצומים בחלל הבין-כוכבי, עד 50% מהאנטי-גרעינים שנוצרו על ידי החומר האפל יישארו שלמים כשהם מתקרבים לכדור הארץ.

פיזיקאים גם גילו שאנטי-גרעינים נוצרולקרניים הקוסמיות יש אנרגיות גבוהות יותר מאלה שנוצרו על ידי החומר האפל. אחרי הכל, רק אנטי-גרעינים עתירי אנרגיה יכולים להגיע לכדור הארץ בכמויות גדולות. מחקר אחר הראה כיצד גלאים סטנדרטיים יכולים לזהות חומר אפל עם יחסי אות לרעש מרשימים אם הוא מיוצר על ידי מקורות אסטרופיזיים.

למה זה חשוב?

לפי פיסיקאים ברחבי העולם, הבנהמקורו המסתורי של החומר האפל הוא בראש סדר העדיפויות של המדע המודרני. כמו כן, מחברי המחקר החדש אמרו כי מחקר מעמיק יותר של היווצרות אנטי-גרעינים יכול להיות בעל ערך רב להבנה טובה יותר והגדרה שלאחר מכן של תיאוריות לגבי החומר האפל עצמו.

ניסויים חדשים כבר נקראו פורצי דרךמחקר שעוזר לענות על אחת השאלות החשובות ביותר במדע המודרני: האם קיימים חלקיקים אנטי-חומר? לאחרונה, על סיפון תחנת החלל הבינלאומית, גלאי המכונה ספקטרומטר מגנטי אלפא כבר זיהה חתימות אנטי-גרעיניות פוטנציאליות. אז התשובה קרובה.

קרא עוד:

האם מדע קיים בתנאים קיצוניים? אנחנו עונים במספרים

מדענים גילו מי הרוויח ממותו של דינוזאורים

תראה את התמונה של כדור הארץ מהחלל: הוא נוצר על ידי המודול הפרטי הראשון

תמונת שער: Jingchuan Yu, פלנטריום בייג'ינג