Kan partikler reise gjennom galaksen uskadd og uødelagt av interstellart støv og stråling?
Hva er antimateriale?
Antimaterie er det samme som vanlig (baryonisk)bortsett fra at den har motsatt elektrisk ladning. For eksempel har et elektron med negativ ladning en antimaterie "partner" kjent som et positron. Et positron er en partikkel med samme masse som et elektron, men med positiv ladning. Partikler uten elektrisk ladning, for eksempel nøytroner, er ofte "selvpartnere" til antimaterie.
Forskere har allerede laget antimateriepartikler ved hjelp avultrahøye kollisjonshastigheter ved LHC. I flere eksperimenter ved CERN har forskere skapt antihydrogen, en "partner" av hydrogen. Det mest komplekse elementet av antimaterie oppnådd til dags dato er antihelium, en analog av helium.
En kunstners idé om antimaterie. Foto: CERN
Selv om dette kan høres ut som noe fra en vitenskapeligfiksjon, antimaterie er ekte. Antimaterie dukket opp med materie etter Big Bang. Men det er sjelden i det moderne universet, og forskerne vet ikke hvorfor.
Hvordan kan antimateriepartikler krysse galaksen?
I universet er antimaterieen unnvikende og uforutsigbar kraft: den tilintetgjør når den møter vanlig materie, og skaper en kosmisk hindringer for ødeleggelse. Men i et nylig banebrytende eksperiment ved Particle Collider-anlegg, innså forskerne at noen antinuclei kunne overleve interstellar reise uten å dø.
Det antas at de dannes som et resultatkollisjoner mellom høyenergiske kosmiske stråler og atomer som "svever" i rommet, samt i kollisjonen av mørk materiepartikler (tidligere fortalte Hi-Tech i detalj hva det er).
Hvis disse små fragmentene kan overleveslike ekstraordinære reiser vil hjelpe forskere å forstå naturen til dette mystiske stoffet som utgjør det meste av galaksen vår - mørk materie.
Hvordan var eksperimentet?
Forskere brukte data fra Large Hadronkolliderer for å finne ut om antinuklei generert i verdensrommet kan nå detektorer i nærheten av jorden trygt og forsvarlig. For å teste teorien utførte fysikere et eksperiment ved CERN-laboratoriet i Sveits. Forskerne prøvde å måle noe tilsynelatende umulig: konsekvensene av ødeleggelsen av antiheliumkjerner.
En del av BASE-eksperimentet ved CERN, hvor antimaterie produseres og lagres i laboratoriet. Foto: CERN
Ved å bruke ALICE-detektoren er de forsiktigberegnet kollisjonene av høyenergiprotoner med atomer, som skulle ha produsert like mange helium- og antiheliumkjerner. Ved å gjette hvor mange antinuklei som ble tilintetgjort på materialer som består av visse detektorer – stål, karbon og så videre – fant forskerne nøyaktig hva som skjer når disse partiklene kommer i kontakt med vanlig materie.
Funnene vil bidra til å svare på langvarige spørsmål om naturen til antimaterie og dens rolle i universet.
Hva fant forskerne ut?
Datasimulering viste det"Sannsynligheten for forsvinning" av antimateriepartikler er overraskende liten. De fant at selv etter å ha reist store avstander gjennom det interstellare rommet, ville opptil 50 % av antikjernene skapt av mørk materie forbli intakte når de nærmet seg jorden.
Fysikere fant også at antinuclei skaptekosmiske stråler har høyere energier enn de som skapes av mørk materie. Tross alt var det bare antinuclei med høy energi som kunne nå jorden i store mengder. En annen studie viste hvordan standarddetektorer kan oppdage mørk materie med imponerende signal-til-støy-forhold hvis den er produsert av astrofysiske kilder.
Hvorfor er dette viktig?
Ifølge fysikere rundt om i verden, forståelseden mystiske opprinnelsen til mørk materie er en nøkkelprioritet for moderne vitenskap. Forfatterne av den nye studien sa også at en dypere studie av dannelsen av antinuclei kan være uvurderlig for en bedre forståelse og påfølgende definisjon av teorier angående mørk materie i seg selv.
Nye eksperimenter har allerede blitt kalt banebrytendeforskning som bidrar til å svare på et av de viktigste spørsmålene i moderne vitenskap: eksisterer antimateriepartikler? Mer nylig, ombord på den internasjonale romstasjonen, har en detektor kjent som Alpha Magnetic Spectrometer allerede oppdaget potensielle antinukleære signaturer. Så svaret er nærme.
Les mer:
Finnes vitenskap under ekstreme forhold? Vi svarer i tall
Forskere har funnet ut hvem som tjente på dinosaurenes død
Se på bildet av jorden fra verdensrommet: det ble laget av den første private modulen
Forsidebilde: Jingchuan Yu, Beijing Planetarium