Nový výskum odborníkov z CERNu publikovaný v žurnále Nature Physicsnaznačuje, že antihmotové náprotivky ľahkých atómových jadier dokážu precestovať v Mliečnej dráhe obrovské vzdialenosti bez toho, aby došlo k ich anihilácii. Na tému upozornil CERN na svojom webe.

Sme na stope temnej hmoty

Zistenia sú založené na získaní nových údajov o jadrách antihélia, ktoré sa vedcom podarilo vytvoriť vo Veľkom hadrónovom urýchľovači (LHC). Výsledky pomôžu pochopiť správanie temnej hmoty.

Hoci ľahké jadrá antihmoty, ako je antideuterón, alebo antihélium, sme na Zemi dokázali produkovať prostredníctvom urýchľovačov častíc, zatiaľ sa nám ich nepodarilo pozorovať vo vesmíre. V kozme by takéto antijadrá ako aj antiprotóny mohli s najväčšou pravdepodobnosťou vzniknúť pri zrážkach kozmického žiarenia s medzihviezdnym médiom. Taktiež by k ich tvorbe mohlo dôjsť, keď sa anihilujú hypotetické častice (WIMP), ktoré tvoria temnú hmotu.

Aj z tohto dôvodu existujú rôzne experimenty, ako napríklad AMS nachádzajúci sa na Medzinárodnej vesmírnej stanici, ktorých cieľom je detekcia ľahkých jadier antihmoty, ktoré môžu mať svoj pôvod práve v temnej hmote.

Detekcia antihmoty vo vesmíre nás privedie k temnej hmote

V celom vesmíre je antihmota nepolapiteľnou silou, ktorá pri stretnutí s obyčajnou hmotou anihiluje. V spomenutom prelomovom experimente však vedci prostredníctvom urýchľovača častíc ukázali, že niektoré antijadrá dokážu prežiť aj náročnú medzihviezdnu cestu.

Ak tieto „úlomky“ antičastíc skutočne dokážu prežiť plavbu vesmírom, odomknú nové poznatky o nepolapiteľnej látke, ktorá tvorí väčšinu našej galaxie, píše portál InterestingEngineering.

Detektor ALICE.; ORIGINS Cluster, Technical University Munich

Aj preto sa vedci na čele so Stefanom Königstorfer z Technickej univerzity v Mníchove pokúsili prostredníctvom LHC a projektu ALICE zistiť, či by antijadrá vytvorené vo vesmíre mohli pricestovať až k detektorom nachádzajúcim sa v blízkosti našej planéty.

K výsledkom im pomohlo presné meranie toho, ako jadrá antihélia-3 produkované pri zrážkach ťažkých iónov a protónov na LHC, interagujú s detektorom ALICE. Taktiež sa im podarilo zmerať pomer, akým anihilujú častice antihélia-3 pri strete s normálnou hmotou. Ako normálna hmota slúžil materiál, z ktorého je detektor ALICE vytvorený.

Inak povedané, odborníci pomocou detektora ALICE presne spočítali  počet zrážok vysokoenergetických protónov s atómami, pričom by malo dôjsť k produkcii rovnakého počtu jadier hélia a antihélia. Odvodením toho, koľko antijadier bolo anihilovaných oproti bežnej hmote, bolo potom možné určiť, čo presne sa deje, keď sa tieto antičastice dostanú do kontaktu s bežnou hmotnou.

Následne výskumníci údaje získané z detektora ALICE nahrali do počítačového softvéru GALPROP, ktorý slúži na simuláciu šírenia kozmických častíc, vrátane antijadier v naše domovskej galaxii.

Pomocou tohto softvéru preskúmali dve možnosti toku jadier antihélia-3 v blízkosti Zeme. V jednom predpokladali, že antijadrá sú produkované interakciou kozmického žiarenia s medzihviezdnym médiom, v druhom vznikli vďaka anihilácii hypotetických častíc tmavej hmoty známy ako WIMP.

Vo výsledku sa ukázalo, že v prípade prvého scenára majú tieto antijadrá šancu prežiť cestu vesmírom, v závislosti od energie daného antijadra, k Zemi 20 % až 90 %. V scenári s temnou hmotou bola šanca na úrovni 50 %.

Z uvedeného vyplýva, že jadrá antihélia-3 pochádzajúce buď z temnej hmoty, alebo interakcie kozmického žiarenia z medzihviezdnym médiom, môžu v Mliečnej dráhe precestovať niekoľko kiloparsekov (1 kpc = 1 000 pc; 1 pc = 3,23 svetelného roka), bez toho, aby došlo k ich anihilácii.

Zistenia vedcov teda naznačujú, že pátranie po ľahkých jadrách antihmoty vo vesmíre je účinný spôsob, ako loviť temnú hmotu. Tá však aj napriek tomu do dnešných dní zostáva jednou veľkou neznámou.