Particulele de antimaterie detectate pe Stația Spațială Internațională (ISS) pot fi dovezi pentru o fizică necunoscută, sugerează o nouă cercetare.
Particulele, versiunile de antimaterie ale nucleelor de heliu, s-ar putea să fi fost produse de mingi de foc cosmic, – iar fizicienii nu pot explica cum s-au format acele mingi de foc folosind modelul standardteoria care descrie grădina zoologică a particulelor subatomice.
Toate particulele elementare au antiparticule corespunzătoare cu sarcini electrice opuse, care se anihilează reciproc la contact. Teoria sugerează că jumătate din materia din univers ar fi trebuit să fie antimaterie, ceea ce ar însemna că universul s-ar fi autodistrus la scurt timp după Big Bang.
Cu toate acestea, antimateria din univers este rară și trecătoare. În timp ce acceleratorii de particule pot genera antiparticule prin ciocniri de protoni și electroni, iar detectoarele speciale observă antiparticulele din coliziunile spațiale de înaltă energie, cum ar fi cele de la exploziile de supernove, acestea produc de obicei doar antiparticule unice, cum ar fi pozitronii (antielectroni) și antiprotonii.
Legate de: „Neparticulele” misterioase ar putea împinge universul în afară, sugerează un nou studiu teoretic
Cu toate acestea, acum aproximativ opt ani, Spectrometrul Magnetic Alfa (AMS-02) de la bordul ISS a detectat aproximativ 10 nuclee de antiheliu. Aceste nuclee constau din doi antiprotoni și unul sau doi antineutroni (pentru versiunile antiheliu-3 și respectiv antiheliu-4). Dacă va fi confirmată prin analize suplimentare, descoperirea ar provoca modelul standard al fizicii particulelor
Conform modelului standard, fabricarea antiheliului-4 necesită ca cel puțin trei sau patru antiprotoni și antineutroni să fie suficient de aproape unul de celălalt și să se miște suficient de lent pentru a rămâne împreună, coautor al studiului Michael A. Fedderke, un cercetător postdoctoral la Institutul Perimetru pentru Fizică Teoretică din Canada, a declarat Live Science într-un e-mail. Pe baza acestor cerințe, ar fi produs un antiheliu-4 la fiecare 10.000 de antiheliu-3.
„Lucrul cu adevărat interesant despre evenimentele candidate AMS-02 este că datele par să fie în concordanță cu aproximativ un eveniment antiheliu-4 la fiecare două până la trei evenimente antiheliu-3”, a spus Fedderke., Acesta este cu mult peste ceea ce prezice Modelul Standard. .
În noul studiu, publicat pe 21 iunie în jurnal Analiza fizică D, echipa a încercat să explice această discrepanță folosind obiecte ipotetice numite bile de foc. Aceste bile de foc ar putea rezulta din fenomene neobservate în prezent, cum ar fi ciocnirea unor pâlcuri extrem de dense de materie întunecată — o substanță misterioasă care reprezintă aproximativ 80% din materia universului, dar nu interacționează cu lumina, așa că nu poate fi observată direct.
„O minge de foc este o regiune densă, energetică a spațiului, care conține un număr mare de antiparticule”, coautorul studiului. Anubhav Mathur, un doctorand la Universitatea Johns Hopkins, a declarat pentru Live Science. „Odată format, se extinde aproape de viteza luminii, eliberând antiprotoni, antineutroni și antiheliu în mediul înconjurător. Ulterior, antinucleii călătoresc în exterior, iar unii dintre ei ajung pe Pământ unde pot fi detectați”.
Cercetătorii au modelat bile de foc de diferite dimensiuni și comportament. Ei au descoperit că, dacă bilele de foc erau obiecte mari, „compozite”, formate din multe particule de materie întunecată, atunci cantitatea de nuclee de antiheliu pe care le-au produs se potrivește bine cu rezultatele preliminare detectate la bordul ISS, a spus Fedderke.
Deși aceste constatări sunt promițătoare, ele sunt încă preliminare și necesită o validare suplimentară. Studiile ulterioare vor ajuta la stabilirea dacă ipoteza lor este corectă.
„Pe partea de observație, așteptăm cu nerăbdare ca AMS-02 să își finalizeze analiza evenimentelor antiheliu candidate, precum și să preia mai multe date în viitor, care ar putea arunca o lumină suplimentară asupra acestui puzzle”, a spus Fedderke.
Proiectul General AntiParticle Spectrometer (GAPS), care va lansa un balon deasupra Antarcticii la sfârșitul acestui an pentru a detecta razele cosmice de antimaterie, inclusiv nucleele de antiheliu, ar putea, de asemenea, să facă lumină asupra acestei chestiuni, a adăugat Fedderke.