TKS spektrometru orbitoje aptikta antimedžiaga gali reikšti tamsiosios medžiagos atradimą (5)
Tarptautinėje kosminėje stotyje (TKS) sumontuotas masyvus dalelių detektorius AMS galimai aptiko nesugaunamą tamsiąją medžiagą, skelbia "Space.com". Kosminės spinduliuotės daleles registruojantis Alfa magnetinis spektrometras (AMS) po 1,5 metų darbo ir milijardų užregistruotų dalelių pagaliau užfiksavo signalą, kuris gali reikšti, jog pagaliau pavyko aptikti tamsiąją medžiagą – neaptinkamą substanciją, kuri, kaip spėjama, turėtų sudaryti daugiau kaip 80 proc. visatos.
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
AMS nuo darbo pradžios yra užfiksavęs 400 tūkst. pozitronų (elektrono analogas antimedžiagoje). Šių pozitronų energija leidžia manyti, kad jie susidarė susidūrus ir susinaikinus tamsiosios medžiagos dalelėms.
Nepagaunamoji medžiaga
Tamsioji medžiaga nespinduliuoja šviesos, todėl negali būti aptikta teleskopais. Įdomiausia tai, kad lyginant įprastinės ir tamsiosios medžiagos kiekius visatoje, įprastinės medžiagos, iš kurios sudarytos galaktikos, žvaigždės, planetos, teoriškai turėtų būti juokingai mažai – ne daugiau nei 20 proc. Didžiąją dalį visatos turėtų sudaryti tamsioji medžiaga.
Fizikai manė, kad tamsioji medžiaga turėtų būti sudaryta iš silpnai sąveikaujančių masyvių dalelių (SSMD), kurios beveik niekada nesąveikauja su įprastinės medžiagos dalelėmis. Manoma, kad SSMD dalelės turėtų būti jų pačių analogai iš antimedžiagos. Todėl kai SSMD dalelės susiduria, jos anihiliuoja viena kitą (medžiaga ir antimedžiaga susidūrusios sunaikina viena kitą).
"Tokio SSMD dalelių susidūrimo rezultatas turėtų būti pozitronas ir elektronas", - tvirtina vienas iš tyrimo bendraautorių, Merilendo universiteto fizikas Roaldas Sagdejevas (Roald Sagdeev).
AMS detektoriaus užregistruotų pozitronų savybės atitinka tas savybes, kurias numato teorija apie tamsiosios medžiagos dalelių susidūrimus. Pavyzdžiui, remdamiesi palydovinio detektoriaus PAMELA (Payload for Antimatter Matter Exploration and Light-nuclei Astrophysics) užfiksuotu pozitronų pertekliumi, mokslininkai tikėjosi, kad iš tamsiosios medžiagos kilę pozitronai bus aptikti energijos lygmenimis, kurių įvertis aukštesnis už 10 gigaelektronvoltų (GeV), tvirtina tyrimo bendraautorė iš Havajų universiteto Veronika Bindi (Veronica Bindi).
Maža to, AMS detektoriaus sugauti pozitronai atskrieja iš įvairių krypčių – ne iš vienos pusės. Šio požymio tamsiąją medžiagą medžiojantys tyrėjai taipogi tikėjosi.
Intriguojantis signalas
2 mlrd. JAV dolerių kainavęs detektorius AMS yra sudėtingiausias TKS instrumentas, o į stotį buvo atskraidintas 2011 m. gegužę – jį atgabeno daugkartinio naudojimo erdvėlaivis "Endeavour". Detektorių išėję į atvirą kosmosą instaliavo TKS dirbę astronautai.
Per pirmuosius 1,5 savo darbo metų AMS užfiksavo 6,8 mln. pozitronų ir elektronų. Instrumentas duomenis renka toliau, tad netrukus mokslininkai galės tiksliau pasakyti, ar pozitronų signalą iš tiesų skleidžia tamsioji medžiaga.
Jei pozitronus "kepa" ne anihiliuojančios SSMD dalelės, gali būti ir kitų jų atsiradimo paaiškinimų. Pavyzdžiui, galbūt pozitronus po Paukščių Taką svaido pašėlusiais, tačiau stulbinamai stabiliais sukimosi aplink savo ašį greičiais pasižymintys pulsarai.
Tačiau net ir didesnis kiekis AMS duomenų "dar neleis tyrėjams absoliučiai tiksliai diferencijuoti, iš kur atsirado AMS užregistruotas pozitronas – iš tamsiosios medžiagos ar iš pulsaro", - "Space.com" pasakojo V. Bindi.
Siekdami geriau perprasti tamsiąją medžiagą, mokslininkai tikisi užregistruoti ne pozitronus, o pačias SSMD daleles – tą tikimasi padaryti požeminių eksperimentų Žemėje metu, vykdant tokius projektus kaip "Cryogenic Dark Matter Search" ("Kriogeninė tamsiosios medžiagos paieška") ir "XENON Dark Matter project" ("Tamsiosios medžiagos projektas XENON").
Nepagaunamoji medžiaga
Tamsioji medžiaga nespinduliuoja šviesos, todėl negali būti aptikta teleskopais. Įdomiausia tai, kad lyginant įprastinės ir tamsiosios medžiagos kiekius visatoje, įprastinės medžiagos, iš kurios sudarytos galaktikos, žvaigždės, planetos, teoriškai turėtų būti juokingai mažai – ne daugiau nei 20 proc. Didžiąją dalį visatos turėtų sudaryti tamsioji medžiaga.
Fizikai manė, kad tamsioji medžiaga turėtų būti sudaryta iš silpnai sąveikaujančių masyvių dalelių (SSMD), kurios beveik niekada nesąveikauja su įprastinės medžiagos dalelėmis. Manoma, kad SSMD dalelės turėtų būti jų pačių analogai iš antimedžiagos. Todėl kai SSMD dalelės susiduria, jos anihiliuoja viena kitą (medžiaga ir antimedžiaga susidūrusios sunaikina viena kitą).
"Tokio SSMD dalelių susidūrimo rezultatas turėtų būti pozitronas ir elektronas", - tvirtina vienas iš tyrimo bendraautorių, Merilendo universiteto fizikas Roaldas Sagdejevas (Roald Sagdeev).
AMS detektoriaus užregistruotų pozitronų savybės atitinka tas savybes, kurias numato teorija apie tamsiosios medžiagos dalelių susidūrimus. Pavyzdžiui, remdamiesi palydovinio detektoriaus PAMELA (Payload for Antimatter Matter Exploration and Light-nuclei Astrophysics) užfiksuotu pozitronų pertekliumi, mokslininkai tikėjosi, kad iš tamsiosios medžiagos kilę pozitronai bus aptikti energijos lygmenimis, kurių įvertis aukštesnis už 10 gigaelektronvoltų (GeV), tvirtina tyrimo bendraautorė iš Havajų universiteto Veronika Bindi (Veronica Bindi).
Maža to, AMS detektoriaus sugauti pozitronai atskrieja iš įvairių krypčių – ne iš vienos pusės. Šio požymio tamsiąją medžiagą medžiojantys tyrėjai taipogi tikėjosi.
Intriguojantis signalas
2 mlrd. JAV dolerių kainavęs detektorius AMS yra sudėtingiausias TKS instrumentas, o į stotį buvo atskraidintas 2011 m. gegužę – jį atgabeno daugkartinio naudojimo erdvėlaivis "Endeavour". Detektorių išėję į atvirą kosmosą instaliavo TKS dirbę astronautai.
Per pirmuosius 1,5 savo darbo metų AMS užfiksavo 6,8 mln. pozitronų ir elektronų. Instrumentas duomenis renka toliau, tad netrukus mokslininkai galės tiksliau pasakyti, ar pozitronų signalą iš tiesų skleidžia tamsioji medžiaga.
Jei pozitronus "kepa" ne anihiliuojančios SSMD dalelės, gali būti ir kitų jų atsiradimo paaiškinimų. Pavyzdžiui, galbūt pozitronus po Paukščių Taką svaido pašėlusiais, tačiau stulbinamai stabiliais sukimosi aplink savo ašį greičiais pasižymintys pulsarai.
Tačiau net ir didesnis kiekis AMS duomenų "dar neleis tyrėjams absoliučiai tiksliai diferencijuoti, iš kur atsirado AMS užregistruotas pozitronas – iš tamsiosios medžiagos ar iš pulsaro", - "Space.com" pasakojo V. Bindi.
Siekdami geriau perprasti tamsiąją medžiagą, mokslininkai tikisi užregistruoti ne pozitronus, o pačias SSMD daleles – tą tikimasi padaryti požeminių eksperimentų Žemėje metu, vykdant tokius projektus kaip "Cryogenic Dark Matter Search" ("Kriogeninė tamsiosios medžiagos paieška") ir "XENON Dark Matter project" ("Tamsiosios medžiagos projektas XENON").
(20)
(0)
(2)