Môžu častice cestovať galaxiou nezranené a nezničené medzihviezdnym prachom a žiarením?
Čo je antihmota?
Antihmota je rovnaká ako obyčajná (baryonická)okrem toho, že má opačný elektrický náboj. Napríklad elektrón so záporným nábojom má antihmotového „partnera“ známeho ako pozitrón. Pozitron je častica s rovnakou hmotnosťou ako elektrón, ale s kladným nábojom. Častice bez elektrického náboja, ako napríklad neutróny, sú často „seba-partnermi“ antihmoty.
Vedci už vytvorili častice antihmoty pomocouultra vysoké zrážkové rýchlosti na LHC. V niekoľkých experimentoch v CERN-e vedci vytvorili antivodík, „partnera“ vodíka. Najkomplexnejším prvkom antihmoty, ktorý sa doteraz získal, je antihélium, analóg hélia.
Umelcova myšlienka antihmoty. Foto: CERN
Aj keď to môže znieť ako niečo z vedyfikcia, antihmota je skutočná. Antihmota sa objavila s hmotou po Veľkom tresku. Ale v modernom vesmíre je to zriedkavé a vedci nevedia prečo.
Ako môžu častice antihmoty prechádzať galaxiou?
Vo vesmíre je antihmotanepolapiteľná a nepredvídateľná sila: ničí, keď sa stretne s bežnou hmotou, čím vytvára kozmickú prekážkovú dráhu ničenia. Ale v nedávnom prelomovom experimente v zariadeniach na urýchľovanie častíc si vedci uvedomili, že niektoré antijadrá môžu prežiť medzihviezdne cestovanie bez toho, aby zomreli.
Predpokladá sa, že sa v dôsledku toho vytvárajúzrážky medzi vysokoenergetickým kozmickým žiarením a atómami, ktoré sa „vznášajú“ vo vesmíre, ako aj pri zrážke častíc temnej hmoty (predtým Hi-Tech podrobne povedal, čo to je).
Ak tieto drobné úlomky prežijútakéto mimoriadne cesty pomôžu vedcom pochopiť podstatu tejto záhadnej látky, ktorá tvorí väčšinu našej galaxie – temnej hmoty.
Aký bol experiment?
Vedci použili údaje z Veľkého hadrónuurýchľovač, aby sa zistilo, či antinukleá generované vo vesmíre môžu bezpečne a zdravo dosiahnuť detektory v blízkosti Zeme. Na overenie teórie vykonali fyzici experiment v laboratóriu CERN vo Švajčiarsku. Vedci sa pokúsili zmerať niečo zdanlivo nemožné: dôsledky deštrukcie antihéliových jadier.
Časť experimentu BASE v CERN-e, kde sa v laboratóriu vyrába a skladuje antihmota. Foto: CERN
Pomocou detektora ALICE opatrnevypočítal zrážky vysokoenergetických protónov s atómami, ktoré by mali produkovať rovnaký počet jadier hélia a antihélia. Hádaním, koľko antinukleov anihilovalo na materiáloch vyrobených z určitých detektorov - ocele, uhlíka atď. - Vedci presne určili, čo sa stane, keď sa tieto častice dostanú do kontaktu s bežnou hmotou.
Zistenia pomôžu zodpovedať dlhodobé otázky o povahe antihmoty a jej úlohe vo vesmíre.
Čo vedci zistili?
Ukázala to počítačová simulácia"Pravdepodobnosť zmiznutia" častíc antihmoty je prekvapivo malá. Zistili, že aj po precestovaní obrovských vzdialeností medzihviezdnym priestorom by až 50 % antinukleov vytvorených temnou hmotou zostalo neporušených, keď sa priblížili k Zemi.
Fyzici tiež zistili, že sa vytvorili antijadrákozmické lúče majú vyššiu energiu ako tie, ktoré vytvára tmavá hmota. Veď len vysokoenergetické antijadrá sa mohli dostať na Zem vo veľkom množstve. Ďalšia štúdia ukázala, ako môžu štandardné detektory detekovať temnú hmotu s pôsobivým pomerom signálu k šumu, ak je produkovaná astrofyzikálnymi zdrojmi.
Prečo je to dôležité?
Podľa fyzikov na celom svete porozumeniezáhadný pôvod temnej hmoty je kľúčovou prioritou modernej vedy. Autori novej štúdie tiež uviedli, že hlbšie štúdium tvorby antijadier môže byť neoceniteľné pre lepšie pochopenie a následné definovanie teórií týkajúcich sa samotnej temnej hmoty.
Nové experimenty už boli označované za prelomovévýskum, ktorý pomáha zodpovedať jednu z najdôležitejších otázok modernej vedy: existujú častice antihmoty? Nedávno na palube Medzinárodnej vesmírnej stanice detektor známy ako Alpha Magnetic Spectrometer už detekoval potenciálne antinukleárne signatúry. Takže odpoveď je na dosah ruky.
Čítaj viac:
Existuje veda v extrémnych podmienkach? Odpovedáme v číslach
Vedci zistili, kto profitoval zo smrti dinosaurov
Pozrite sa na fotografiu Zeme z vesmíru: vytvoril ju prvý súkromný modul
Titulný obrázok: Jingchuan Yu, Pekingské planetárium