Могут ли частицы путешествовать по галактике невредимыми и не уничтоженными межзвездной пылью и радиацией
Kas ir antimatter?
Antimatērija ir tāda pati kā parastā (barioniskā)izņemot to, ka tam ir pretējs elektriskais lādiņš. Piemēram, elektronam ar negatīvu lādiņu ir antimatērijas "partneris", kas pazīstams kā pozitrons. Pozitrons ir daļiņa ar tādu pašu masu kā elektronam, bet ar pozitīvu lādiņu. Daļiņas bez elektriskā lādiņa, piemēram, neitroni, bieži vien ir antimatērijas "pašpartneres".
Zinātnieki jau ir radījuši antimatērijas daļiņas, izmantojotīpaši lieli sadursmes ātrumi pie LHC. Vairākos CERN eksperimentos zinātnieki ir radījuši antiūdeņradi, ūdeņraža "partneri". Sarežģītākais līdz šim iegūtais antimateriāla elements ir antihēlijs, hēlija analogs.
Mākslinieka ideja par antimateriālu. Foto: CERN
Lai gan tas var izklausīties kā kaut kas no zinātnesdaiļliteratūra, antimatērija ir reāla. Antimatērija parādījās kopā ar matēriju pēc Lielā sprādziena. Bet tas ir reti sastopams mūsdienu Visumā, un zinātnieki nezina, kāpēc.
Kā antimatērijas daļiņas var šķērsot galaktiku?
Visumā antimatērija irnenotverams un neparedzams spēks: tas iznīcina, kad tas satiekas ar parasto matēriju, radot kosmisku šķēršļu joslu iznīcināšanai. Taču nesenajā revolucionārajā eksperimentā particle Collider iekārtās zinātnieki saprata, ka daži antikodoli var izdzīvot starpzvaigžņu ceļojumā, nemirstot.
Tiek pieņemts, ka tie veidojas rezultātāsadursmes starp augstas enerģijas kosmiskajiem stariem un atomiem, kas "peld" kosmosā, kā arī tumšās vielas daļiņu sadursmē (iepriekš Hi-Tech detalizēti stāstīja, kas tas ir).
Ja šie sīkie fragmenti var izdzīvotšādi neparasti ceļojumi palīdzēs zinātniekiem izprast šīs noslēpumainās vielas, kas veido lielāko daļu mūsu galaktikas - tumšās matērijas, būtību.
Kā noritēja eksperiments?
Zinātnieki izmantoja datus no Lielā hadronakolaideris, lai noskaidrotu, vai kosmosā radītie antikodoli var droši un veseli sasniegt detektorus Zemes tuvumā. Lai pārbaudītu teoriju, fiziķi veica eksperimentu CERN laboratorijā Šveicē. Pētnieki mēģināja izmērīt kaut ko šķietami neiespējamu: antihēlija kodolu iznīcināšanas sekas.
Daļa no BASE eksperimenta CERN, kur laboratorijā ražo un uzglabā antimateriālu. Foto: CERN
Izmantojot ALICE detektoru, viņi uzmanīgiaprēķināja augstas enerģijas protonu sadursmes ar atomiem, kam vajadzēja radīt vienādu skaitu hēlija un antihēlija kodolu. Uzminot, cik antikodolu iznīcinās uz materiāliem, kas sastāv no noteiktiem detektoriem — tērauda, oglekļa un tā tālāk —, zinātnieki precīzi noteica, kas notiek, kad šīs daļiņas nonāk saskarē ar parasto vielu.
Atklājumi palīdzēs atbildēt uz ilgstošiem jautājumiem par antimatērijas būtību un tās lomu Visumā.
Ko zinātnieki uzzināja?
To parādīja datorsimulācijaAntimateriālu daļiņu "izzušanas varbūtība" ir pārsteidzoši maza. Viņi atklāja, ka pat pēc milzīgu attālumu nobraukšanas pa starpzvaigžņu telpu līdz pat 50% tumšās matērijas radīto antikodolu paliks neskarti, tuvojoties Zemei.
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.
Kāpēc tas ir svarīgi?
Pēc fiziķu domām visā pasaulē, izpratnetumšās matērijas noslēpumainā izcelsme ir mūsdienu zinātnes galvenā prioritāte. Arī jaunā pētījuma autori teica, ka dziļāks antikodolu veidošanās pētījums var būt nenovērtējams, lai labāk izprastu un vēlāk definētu teorijas par pašu tumšo vielu.
Jauni eksperimenti jau nodēvēti par revolucionāriempētījumi, kas palīdz atbildēt uz vienu no svarīgākajiem mūsdienu zinātnes jautājumiem: vai pastāv antimatērijas daļiņas? Pavisam nesen Starptautiskajā kosmosa stacijā detektors, kas pazīstams kā Alfa magnētiskais spektrometrs, jau ir atklājis potenciālus pretkodolu signālus. Tātad atbilde ir tuvu rokai.
Lasīt vairāk:
Vai zinātne eksistē ekstremālos apstākļos? Mēs atbildam skaitļos
Zinātnieki ir noskaidrojuši, kam bija labums no dinozauru nāves
Paskatieties uz Zemes fotoattēlu no kosmosa: to izveidoja pirmais privātais modulis
Vāka attēls: Jingchuan Yu, Pekinas planetārijs