infos.ro

Particulele de antimaterie ar putea traversa galaxia fără a fi distruse

Autor:, www.newscientist.com

Experimentele la ciocnitorul de particule de la CERN sugerează că particulele de antiheliu create de materia întunecată din spațiul îndepărtat ar putea ajunge pe Pământ


Fizică


12 decembrie 2022

Energie întunecată și antimaterie în spațiu

Materia întunecată ar putea produce antimaterie cu energii suficient de mari pentru a traversa galaxia

sakkmesterke/Alamy

Antimateria de departe ar trebui să fie dificil de găsit. Se anihilează atunci când întâlnește materia obișnuită – și cu cât traversează mai mult spațiu, cu atât sunt mai multe șanse ca aceste particule să își atingă sfârșitul. Dar un experiment la un ciocnitor de particule sugerează că unele particule de antimaterie pot călători prin galaxia noastră fără a fi distruse.

În spațiu, versiunea cu antimaterie nucleele atomilor de heliu – nucleele antiheliu – se crede că se formează atunci când razele cosmice se ciocnesc cu atomii care plutesc liber. Teoriile sugerează că acestea apar și atunci când particulele de materie întunecată, o substanță misterioasă care umple cea mai mare parte a universului, se anihilează între ele. Dacă ar fi detectați antinucleii formați în astfel de anihilări, ar putea dezvălui noi proprietăți ale materiei întunecate.

Stefan Königstorfer la Universitatea Tehnică din München din Germania și colegii săi de la Marele Ciocnitor de Hadroni (LHC) a vrut să vadă dacă antinucleele create în spațiu ar putea ajunge intacte la detectoarele din vecinătatea Pământului.

În primul rând, au măsurat câte nuclee de antiheliu sunt distruse atunci când lovesc materia obișnuită din interiorul unui ciocnitor de particule. Folosind detectorul ALICE de la laboratorul de fizică a particulelor CERN din Elveția, ei au analizat ciocnirile de protoni de foarte mare energie și atomi încărcați, care au produs atât nuclee de heliu, cât și nuclee de antiheliu. Ambele ar trebui să fie produse în număr egal, așa că cercetătorii au numărat câte nuclee au supraviețuit pentru a deduce câte antinuclee au fost anihilate împotriva oțelului, carbonului și altor materiale care compun detectorul ALICE (A Large Ion Collider Experiment).

Königstorfer spune că au folosit această „probabilitate de dispariție” într-o simulare computerizată a călătoriei antimateriei către Pământ din spațiul îndepărtat, cum ar fi centrul galaxiei noastre. Simulările de antinuclee create de materia întunecată au arătat că aproximativ jumătate dintre astfel de particule ar fi detectabile în apropierea Pământului, chiar și după ce au traversat mii de trilioane de kilometri.

Cercetătorii au simulat, de asemenea, crearea de antinuclei de razele cosmice, despre care se presupune că se formează în mai puține locuri din univers și de obicei cu energii mai mari decât cele create de materia întunecată. Ei au descoperit că doar cei mai energici dintre ei ar ajunge pe Pământ în număr mare.

Acest lucru arată că orice nuclee de antiheliu cu energie scăzută pe care le detectăm pe Pământ va proveni probabil din materia întunecată, spune Jonas Tjemsland la Universitatea Norvegiană de Știință și Tehnologie.

„Acest experiment spune că, dacă orice obiect astrofizic din orice motiv produce antiheliu, îl putem detecta lângă Pământ cu detectoare standard. Iar raportul semnal-zgomot va fi foarte mare pentru materia întunecată”, spune Tim Linden la Universitatea din Stockholm din Suedia.

Înțelegerea modului în care antinucleii interacționează cu materia interstelară este o parte a puzzle-ului, dar LHC ar putea investiga și modul în care se formează, spune Stefano Profumo la Universitatea din California, Santa Cruz. El spune că o înțelegere mai bună a acestui lucru ar putea ajuta cercetătorii să ajusteze teoriile despre materia întunecată.

Königstorfer și colegii săi plănuiesc acum astfel de experimente. Experimentul Spectrometrului Alfa Magnetic de la Stația Spațială Internațională ar putea detecta deja antinuclee, iar un alt detector, Spectrometru general antiparticuletransportat de un balon deasupra Antarcticii, se va lansa în curând.

Referința jurnalului: Natură, DOI: 10.1038/s41567-022-01804-8

Mai multe despre aceste subiecte:

You might also like