Згідно з новими даними, антиматерія може долати величезні відстані у Чумацькому Шляху, перш ніж її частинки будуть поглинуті. Це відкриття може допомогти астрономам у полюванні на темну матерію – загадкову речовину, яка становить близько 85% від загальної маси Всесвіту, але залишається невидимою, оскільки не взаємодіє зі світлом.
Вчені з дослідницької групи ALICE (A Large Ion Collider Experiment) прийшли до цього відкриття, використовуючи ядра антигелію. Це еквівалент антиматерії ядер гелію, який утворюється при зіткненнях атомних ядер на Великому адронному колайдері (ВАК). «Наші результати вперше на основі прямого вимірювання поглинання показують, що ядра антигелію-3, які прилітають з центру нашої галактики, можуть досягати навколоземних просторів», – йдеться в заяві науковців.
Хоча ця форма антиматерії може бути створена в прискорювачах частинок, таких як ВАК, на Землі немає природних джерел ядер антиматерії, або «антиядер». Однак ці античастинки виробляються природним чином в інших місцях Чумацького Шляху, причому вчені віддають перевагу двом можливим джерелам їхнього походження.
Першим передбачуваним джерелом антиядер є взаємодія високоенергетичного космічного випромінювання, яке походить з-поза меж Сонячної системи, з атомами в так званому міжзоряному середовищі, яке заповнює простір між зірками. Іншим передбачуваним джерелом є анігіляція частинок темної матерії, які поширені по всій галактиці.
Один зі сценаріїв припускає, що при зіткненні частинок темної матерії вони анігілюють на частинки, які потім розпадаються на легку матерію і частинки антиматерії, такі як електрони та позитрони. Якщо анігіляція темної матерії дійсно є джерелом антиматерії у Всесвіті, антиматерія може вказати шлях до темної матерії, сподіваються вчені.
Команда ALICE досліджувала зникнення антиматерії, використовуючи ВАК для зіткнення атомів свинцю, які були іонізовані або позбавлені електронів. Потім фізики виміряли, як ядра антигелію-3, створені в результаті цих зіткнень, взаємодіють зі звичайною матерією у вигляді детектора ALICE. Експеримент вперше виявив швидкість, з якою ядра антигелію-3 зникають при зіткненні зі звичайною матерією.
За допомогою комп’ютерної програми дослідники змоделювали поширення античастинок через галактику і ввели в цю модель швидкість зникнення, виміряну на ALICE. Ця модель дозволила дослідникам екстраполювати свої результати на галактику в цілому, а також розглянути два запропоновані механізми утворення антиядер. Одна модель припускала, що антиматерія походить від зіткнень космічних променів з міжзоряним середовищем, а інша модель приписувала антиречовину гіпотетичній формі темної матерії, яка називається слабко взаємодіючими масивними частинками (Weakly Interacting Massive Particle, WIMPs).
Для кожного з цих механізмів команда ALICE оцінила прозорість Чумацького Шляху для ядер антигелію-3, тобто відстань, яку ядра антигелію-3 можуть вільно подолати, перш ніж будуть зруйновані або поглинені. Моделі показали прозорість близько 50% в моделі темної матерії та прозорість в діапазоні від 25% до 90% в моделі зіткнення космічних променів.
Ці значення показують, що ядра антигелію-3, які утворюються в результаті обох процесів, можуть долати великі відстані – до кількох кілопарсеків, причому кожен кілопарсек еквівалентний приблизно 3300 світловим рокам. До речі, діаметр Чумацького Шляху, за даними NASA, складає близько 30 кілопарсеків.
Ви можете допомогти Україні боротися з російськими окупантами. Найкращий спосіб зробити це – пожертвувати кошти Збройним Силам України через Savelife або через офіційну сторінку НБУ.
Також цікаво: