Valahol messze az univerzumban egy csillag felrobbant és egy kaszkád kezdődik.
Az energia és a kis anyagdarabok minden irányban elhaladnak a virágzó szupernóvától. A bolygókra és más csillagokra hatnak, és csillagközi médiumokba zuhannak, és ezek kis része eléri a Földet.
Ezek elsődleges kozmikus sugarak, a fénysugarak és a szellemileg szubatomikus részecskék, melyeket neutrínóknak neveznek, amelyeket a tudósok finom távcsövekkel és egy furcsa, még mindig érzékelővel detektáltak a déli pólus jégére. Torrent érkeznek minden irányból egyszerre, mivel a csillagok az egész világegyetemben meghalnak.
De nem ezek az egyetlen kozmikus sugarak. Van egy másik típus, nehezebben felismerhető és rejtélyes.
Amikor az elsődleges kozmikus sugarak ütköznek a csillagközi médiumokkal - a csillagok közti ismeretlen, nem lehetetlen dolgokkal -, a média életre kel, és saját töltött részecskéinek áramlását továbbítja az űrbe - mondta Samuel Ting, a Massachusetts Műszaki Intézet fizikai professzora, aki megnyerte az 1976-os Nobel-díj az, hogy felfedezték az első furcsa új részecskeosztályt, amely mind az anyagból, mind az antianyag kvarcból áll.
És egy új, január 11-én a Physical Review Letters folyóiratban megjelent cikkben Ting és munkatársai tovább körvonalazták, hogy mik ezek a részecskék és hogyan viselkednek. Konkrétan, a kutatók leírták a Föld légkörébe bejutó lítium-, berillium- és bórmagok részecskéinek töltését és spektrumát - építve a hélium, a szén és az oxigén sugarainak töltését és spektrumát leíró korábbi eredményekre.
"Ezek tanulmányozásához el kell helyeznie egy mágneses eszközt az űrbe, mert a földön a töltött kozmikus sugarakat elnyeli a 100 kilométeres légkör" - mondta Ting a Live Science-nek.
Ez a cikk eredménye a több mint két évtizedes munka csúcspontja, amely egy 1994 májusában tartott találkozóra nyúlik vissza, amikor Ting és több más fizikus meglátogatott Daniel Goldint, a NASA adminisztrátort. Cél: meggyőzni Goldint, hogy tegyen mágnest a Nemzetközi Űrállomásra (ISS), amely négy évvel később, 1998-ban kezdődött meg. Mágnes nélkül a kozmikus részecskék egyenes vonalon haladnának át bármely detektoron, nem adva Ting mondta az ingatlantulajdonságokra vonatkozó információkat.
Goldin "figyelmesen hallgatta" - mondta Ting. "Azt mondta, hogy ez egy jó kísérleti ötlet az űrállomás számára. De soha senki sem tett mágnest az űrbe, mert az űrben lévő mágnes - mert kölcsönhatásba lép a Föld mágneses mezőjével - nyomatékot fog előidézni, és az űrállomás elveszíti az irányítást . Olyan, mint egy mágneses iránytű. "
Az ISS égből való elcsavarásának elkerülése érdekében Ting és munkatársai az Alpha Magnetic Spektrométert (AMS) építették: egy olyan részecskedetektorral, amely pontosan olyan, mint a Fermilab és a CERNé, de miniatürizálva és üreges mágneses csőbe helyezve. Kritikai szempontból a cső két felében fordított polaritások vannak, tehát ellentétes irányba forgatják az űrállomást, és egymást kiiktatják - mondta Ting.
2011-ben az AMS az Endeavour űrrepülőgéppel űrbe haladt, amely a kézműves második és az utolsó küldetése. Az elmúlt évtized nagy részében az AMS csendesen észlel 100 milliárd kozmikus sugarat.
Végül, Ting és csapata reméli, hogy ezeket az adatokat felhasználja a világegyetemmel kapcsolatos nagyon konkrét kérdések megválaszolására - mondta. (Annak ellenére, hogy választ tud adni több mindennapi kérdésre is, például milyen részecskék takarhatják meg űrhajósaikat a Mars felé vezető úton.)
"Az emberek azt mondják:" csillagközi média ". Mi az a csillagközi média? Mi az a tulajdonság? Senki sem tudja." - mondta Ting. "Az univerzum anyagának kilencven százalékát nem látja. És ezért sötét anyagnak hívja. És a kérdés: Mi a sötét anyag? Most ehhez nagyon pontosan meg kell mérnie a pozitronokat, az antiprotoneket, az anti -hélium, és mindezek a dolgok. "
Ting elmondta, hogy az anyag gondos mérésével és a másodlagos kozmikus sugarakba érkező antianyag mérlegelésével reméli, hogy felajánlja a teoretikusok számára az Univerzumban láthatatlan anyag leírásához szükséges eszközöket - és e leírás révén kitalálja, miért készül az univerzum az anyagból minden, és nem az antianyag. Sok fizikus, köztük Ting, úgy véli, hogy a sötét anyag kulcsfontosságú lehet e probléma megoldásában.
"A kezdetben azonos mennyiségű anyagnak és antianyagnak kell lennie. Tehát a kérdések: Miért nem az univerzum készült antianyagból? Mi történt? Van antihélium? Szénellenes? Antioxigén? Hol? vannak?"
Az Élő Tudomány számos, sötét anyaggal foglalkozó teoretikushoz fordult, hogy megvitassák Ting munkáját és ezt a tanulmányt, és sokan figyelmeztették arra, hogy az AMS eredményei még nem sok fényt derítettek a témában - főleg azért, mert az eszköznek még meg kell határozottan megmérnie az űrhajózást. antianyag (bár volt néhány ígéretes korai eredmény).
"Az, hogy a kozmikus sugarak formálódnak és terjednek, izgalmas és fontos probléma, amely segít megérteni a csillagközi csillagközi és potenciálisan még nagy energiájú robbanásokat más galaxisokban" - írta Katie Mack, az észak-karolinai állami egyetem asztrofizikusa egy e-mailen, amelyben hozzátette: hogy az AMS a projekt kritikus része.
Lehetséges, hogy az AMS jelentősebb, ellenőrzött antianyag-eredményeket fog felmutatni, mondta Mack, vagy hogy az anyagdetektációk - hasonlóan a cikkben leírtakhoz - segítenek a kutatóknak a sötét anyaggal kapcsolatos kérdések megválaszolásában. De ez még nem történt meg. "De a sötét anyag keresésekor" - mondta a Live Sciencenek - a legfontosabb az, amit a kísérlet elmondhat nekünk az antianyagról, mivel az sötét anyag anyag-antianyag párokba pusztul, azaz a kulcsfontosságú jelzés. "
Ting szerint a projekt odaér.
"Mérjük a pozitronokat. És a spektrum nagyon hasonlít a sötét anyag elméleti spektrumára. De további statisztikákra van szükségünk a megerősítéshez, és az arány nagyon alacsony. Tehát csak néhány évet kell várnunk" - mondta Ting.
