Kan partiklar resa genom galaxen oskadda och oförstörda av interstellärt damm och strålning?
Vad är antimateria?
Antimateria är detsamma som vanlig (baryonisk)förutom att den har motsatt elektrisk laddning. Till exempel har en elektron med negativ laddning en antimateria "partner" som kallas en positron. En positron är en partikel med samma massa som en elektron, men med en positiv laddning. Partiklar utan elektrisk laddning, såsom neutroner, är ofta "självpartners" till antimateria.
Forskare har redan skapat antimateria partiklar med hjälp avultrahöga kollisionshastigheter vid LHC. I flera experiment vid CERN har forskare skapat antiväte, en "partner" för väte. Det mest komplexa elementet av antimateria som hittills erhållits är antihelium, en analog av helium.
En konstnärs idé om antimateria. Foto: CERN
Även om detta kan låta som något från en vetenskapsmanfiktion, antimateria är verklig. Antimateria dök upp med materia efter Big Bang. Men det är sällsynt i det moderna universum, och forskarna vet inte varför.
Hur kan antimateriapartiklar passera galaxen?
I universum finns antimateriaen svårfångad och oförutsägbar kraft: den förintas när den möter vanlig materia, vilket skapar en kosmisk hinderbana av förstörelse. Men i ett nyligen banbrytande experiment vid Particle Collider-anläggningar insåg forskare att vissa antinuclei kunde överleva interstellära resor utan att dö.
Det antas att de bildas som ett resultatkollisioner mellan kosmiska strålar med hög energi och atomer som "svävar" i rymden, samt i kollisionen av mörk materia partiklar (tidigare berättade Hi-Tech i detalj vad det är).
Om dessa små fragment kan överlevasådana extraordinära resor kommer att hjälpa forskare att förstå naturen hos denna mystiska substans som utgör det mesta av vår galax - mörk materia.
Hur var experimentet?
Forskare använde data från Large Hadroncollider för att ta reda på om antikärnor som genereras i rymden kan nå detektorer i närheten av jorden på ett säkert sätt. För att testa teorin genomförde fysiker ett experiment vid CERN-laboratoriet i Schweiz. Forskarna försökte mäta något som till synes omöjligt: konsekvenserna av förstörelsen av antiheliumkärnor.
En del av BASE-experimentet på CERN, där antimateria produceras och lagras i laboratoriet. Foto: CERN
Med hjälp av ALICE detektorn, de försiktigtberäknade kollisioner av högenergiprotoner med atomer, som borde ha producerat lika många helium- och antiheliumkärnor. Genom att gissa hur många antikärnor som förintades på material som består av vissa detektorer – stål, kol och så vidare – pekade forskarna exakt vad som händer när dessa partiklar kommer i kontakt med vanlig materia.
Resultaten kommer att hjälpa till att svara på långvariga frågor om antimaterias natur och dess roll i universum.
Vad fick forskarna veta?
Datorsimulering visade det"Sannolikheten för att försvinna" för antimateriapartiklar är förvånansvärt liten. De fann att även efter att ha rest stora avstånd genom det interstellära rymden, skulle upp till 50 % av antikärnorna som skapats av mörk materia förbli intakta när de närmade sig jorden.
Fysiker fann också att antinuklei skapadeskosmiska strålar har högre energier än de som skapas av mörk materia. När allt kommer omkring var det bara högenergikärnor som kunde nå jorden i stora mängder. En annan studie visade hur standarddetektorer kan detektera mörk materia med imponerande signal-brus-förhållanden om den produceras av astrofysiska källor.
Varför är detta viktigt?
Enligt fysiker runt om i världen, förståelsemörk materias mystiska ursprung är en nyckelprioritet för modern vetenskap. Dessutom sa författarna till den nya studien att en djupare studie av bildandet av antinuklei kan vara ovärderlig för en bättre förståelse och efterföljande definition av teorier om själva mörk materia.
Nya experiment har redan kallats banbrytandeforskning som hjälper till att svara på en av de viktigaste frågorna inom modern vetenskap: finns antimateriapartiklar? Mer nyligen, ombord på den internationella rymdstationen, har en detektor känd som Alpha Magnetic Spectrometer redan upptäckt potentiella antinukleära signaturer. Så svaret ligger nära till hands.
Läs mer:
Finns vetenskap under extrema förhållanden? Vi svarar i siffror
Forskare har tagit reda på vem som gynnades av dinosauriernas död
Titta på bilden av jorden från rymden: den gjordes av den första privata modulen
Omslagsbild: Jingchuan Yu, Beijing Planetarium