Чи можуть частинки подорожувати галактиці неушкодженими і не знищеними міжзоряним пилом і радіацією
Що таке антиматерія?
Антиматерія така сама, як і звичайна (баріонна),за винятком того, що має протилежний електричний заряд. Наприклад, електрон з негативним зарядом має «партнер» з антиречовини, відомий як позитрон. Позитрон це частка з такою ж масою, як у електрона, але з позитивним зарядом. Частинки без електричного заряду, такі як нейтрони, часто є «самі партнерами» з антиречовини.
Вчені вже створили частинки антиматерії, використовуючинадвисокі швидкості зіткнень на ВАК. Під час кількох експериментів у ЦЕРНі вчені створювали антиводень, «партнер» водню. Найскладніший елемент антиматерії, отриманий сьогодні, — це антигелій, аналог гелію.
Подання художника про антиматерію. Фото: ЦЕРН
Хоча це може звучати як щось із науковоїфантастики, антиматерія реальна. Антиматерія з'явилася з матерією після Великого вибуху. Але вона рідко зустрічається в сучасному Всесвіті, і вчені не знають чому.
Як частки антиматерії можуть перетинати галактику?
У Всесвіті антиматерія єневловиму та непередбачувану силу: вона анігілює при зустрічі зі звичайною матерією, створюючи космічну смугу перешкод руйнування. Але в ході недавнього новаторського експерименту на об'єктах колайдера частинок вчені зрозуміли, що деякі антиядра зможуть витримати міжзоряну подорож, не загинувши.
Передбачається, що вони утворюються в результатізіткнень між високоенергетичними космічними променями та атомами, які «плавають» у космосі, а також при зіткненні частинок темної матерії (раніше «Хайтек» докладно розповідав, що це таке).
Якщо ці крихітні фрагменти зможуть пережититакі екстраординарні подорожі, то допоможуть вченим зрозуміти природу цієї загадкової речовини, яка становить більшу частину нашої галактики – темної матерії.
Як проходив експеримент?
Вчені використали дані Великого адронногоколайдера, щоб з'ясувати, чи можуть антиядра, що генеруються в космосі, досягати детекторів на околицях Землі в цілості та безпеці. Щоб перевірити теорію, фізики провели експеримент у лабораторії ЦЕРН, Швейцарія. Дослідники спробували виміряти щось, начебто, неможливе: наслідки руйнації ядер антигелія.
Частина експерименту BASE у ЦЕРН, де антиречовина виробляється та зберігається в лабораторії. Фото: ЦЕРН
Використовуючи детектор ALICЕ, вони ретельнопідрахували зіткнення протонів високих енергій з атомами, які мали виробити однакову кількість ядер гелію та антигелію. Припускаючи, що антиядер анігілювалися на матеріалах, що складаються з певних детекторів — сталі, вуглецю тощо, — вчені точно визначили, що відбувається, коли ці частинки вступають у контакт із звичайною речовиною.
Отримані дані допоможуть відповісти на давні питання про природу антиматерії та її роль у Всесвіті.
Що з'ясували вчені?
Комп'ютерне моделювання показало, що«ймовірність зникнення» частинок антиречовини напрочуд мала. Вони виявили, що навіть після подорожі на величезні відстані через міжзоряний простір до 50% антиядер, створених темною матерією, залишаться незайманими при наближенні до Землі.
Також фізики з'ясували, що антиядра, створенікосмічними променями, володіють вищими енергіями, ніж ті, які створені темною матерією. Адже тільки високоенергетичні антиядра могли досягти Землі у великій кількості. Інше дослідження показало, як стандартні детектори можуть виявляти темну матерію з вражаючим ставленням сигнал/шум, якщо вона створюється астрофізичними джерелами.
Чому це важливо?
На думку фізиків з усього світу, розумінняЗагадкове походження темної матерії є ключовим пріоритетом сучасної науки. Також автори нового дослідження заявили, що більш глибоке вивчення освіти антиядер може виявитися безцінним для кращого розуміння та подальшого визначення теорій, що стосуються найтемнішої матерії.
Нові експерименти вже назвали новаторськимидослідженнями, які допомагають відповісти на одне з найважливіших питань сучасної науки: чи існують частки антиречовини? Нещодавно на борту Міжнародної космічної станції детектор, відомий як альфа-магнітний спектрометр, вже виявив потенційні сигнатури антиядер. Тож розгадка вже близька.
Читати далі:
Чи існує наука в екстремальних умовах? Відповідаємо у цифрах
Вчені з'ясували, кому була вигідна смерть динозаврів
Подивіться на фото Землі із космосу: його зробив перший приватний модуль
Зображення на обкладинці: Jingchuan Yu, Пекінський планетарій