Někde daleko ve vesmíru praskne hvězda a začíná kaskáda.
Energie a malé kousky hmoty se rychle rozbíhají v každém směru od kvetoucí supernovy. Dopadají na planety a jiné hvězdy a narazí do mezihvězdných médií a některé z nich se dostanou na Zemi.
Jsou to primární kosmické paprsky, světelné paprsky a strašidelné subatomické částice zvané neutrina, které vědci detekují pomocí jemných dalekohledů a podivný, stále detektor pohřben pod ledem jižního pólu. Přicházejí v proudu ze všech směrů najednou, jak hvězdy v celém vesmíru umírají.
Nejsou to však jediné kosmické paprsky. Je tu další typ, který je těžší odhalit a tajemný.
Když dojde ke srážce primárních kosmických paprsků s mezihvězdnými médii - neznámými, nepoužitelnými věcmi mezi hvězdami - že média ožívají, vysílá své vlastní proudy nabitých částic do vesmíru, řekl Samuel Ting, profesor fyziky na Massachusetts Institute of Technology, který vyhrál Nobelova cena v roce 1976 za objevení první z podivné nové třídy částic složené z kvarků hmoty a antihmoty.
A v novém příspěvku zveřejněném 11. ledna v časopise Physical Review Letters Ting a jeho kolegové dále zmapovali, co jsou tyto částice a jak se chovají. Konkrétně vědci popsali náboje a spektra částic lithia, berylia a jader bóru, která bouchnou do zemské atmosféry - na základě dřívějších výsledků popisujících náboje a spektra paprsků hélia, uhlíku a kyslíku.
„Abyste je mohli studovat, musíte do vesmíru umístit magnetické zařízení, protože na zemi jsou nabité kosmické paprsky absorbovány atmosférou 100 kilometrů,“ řekl Ting Live Science.
Výsledky této práce jsou vyvrcholením více než dvou desetiletí práce, která se datuje na setkání v květnu 1994, kdy Ting a několik dalších fyziků navštívili Daniela Goldina, správce NASA. Cíl: přesvědčit Goldina, aby položil magnet na Mezinárodní kosmickou stanici (ISS), která by se měla začít stavět o čtyři roky později, v roce 1998. Bez magnetu by kosmické částice procházely přímo všemi detektory v přímé linii, což by dalo informace o jejich vlastnostech, řekl Ting.
Goldin „pečlivě naslouchal,“ řekl Ting. "Řekl, že je to pro experimentální stanici dobrý experiment. Ale nikdo nikdy nevložil magnet do vesmíru, protože magnet ve vesmíru - protože interaguje se zemským magnetickým polem - vytvoří točivý moment a kosmická stanice ztratí kontrolu." "Je to jako magnetický kompas."
Aby se zabránilo kroucení ISS z nebe, postavil Ting a jeho spolupracovníci Alpha Magnetic Spectrometer (AMS): detektor částic tak přesný jako u Fermilab a CERN, ale miniaturizovaný a umístěn uvnitř duté magnetické trubice. Kriticky mají dvě poloviny trubice obrácenou polaritu, takže utahují točivou stanici v opačných směrech a vzájemně se ruší, řekl Ting.
V roce 2011 AMS odjela do vesmíru na raketoplánu Endeavour, což je druhá mise tohoto plavidla. A po většinu z posledního desetiletí AMS tiše detekoval 100 miliard kosmických paprsků.
Nakonec Ting a jeho tým doufají, že tato data použijí k zodpovězení velmi konkrétních otázek o vesmíru, řekl. (I když to může také odpovídat na více obyčejné otázky, jako například to, jaké částice mohou astronauty na cestě k Marsu vyhodit.)
"Lidé říkají," mezihvězdná média ". Co je to mezihvězdná média? Co je to vlastnictví? Nikdo to neví," řekl Ting. „Devadesát procent hmoty ve vesmíru, kterou nevidíte. A proto ji nazýváte temnou hmotou. A otázka zní: Co je temná hmota? Nyní, abyste to mohli udělat, musíte měřit velmi přesně pozitrony, antiprotony, anti - hélium a všechny tyto věci. "
Ting řekl, že pečlivým měřením hmoty a antihmoty přicházející do sekundárních kosmických paprsků doufá, že nabídne teoretikům nástroje potřebné k popisu neviditelné hmoty ve vesmíru - a prostřednictvím tohoto popisu přijde na to, proč je vesmír vyroben z hmoty na vše, a ne antihmota. Mnoho fyziků, včetně Ting, věří, že temná hmota by mohla být klíčem k vyřešení tohoto problému.
„Na začátku musí existovat stejné množství hmoty a antihmoty. Takže, otázky: Proč není vesmír vyroben z antihmoty? Co se stalo? Existují anti-helium? Anti-uhlík? Anti-kyslík? Kde jsou oni?"
Live Science oslovila řadu teoretiků pracujících na temné látce, aby diskutovali o Tingově práci a tomto článku, a mnozí varovali, že výsledky AMS dosud na toto téma příliš nezajasnily - do značné míry proto, že tento nástroj ještě musí provést pevná měření kosmického prostoru. antihmota (ačkoli tam bylo několik slibných časných výsledků).
„Jak se kosmické paprsky vytvářejí a šíří, je fascinující a důležitý problém, který nám může pomoci pochopit mezihvězdné médium a potenciálně dokonce i vysoce energetické exploze v jiných galaxiích,“ napsal v e-mailu Katie Mack, astrofyzik na Státní univerzitě v Severní Karolíně. že AMS je kritickou součástí tohoto projektu.
Je možné, že AMS odhalí významnější a ověřené výsledky antihmoty, řekl Mack, nebo že detekce hmoty - stejně jako ty popsané v tomto článku - pomohou vědcům odpovědět na otázky týkající se temné hmoty. Ale to se ještě nestalo. "Ale pro hledání temné hmoty," řekla Live Science, "nejdůležitější věcí je to, co nám experiment může říct o antihmotě, protože je to temná hmota zničující do párů látka-antihmota, která je hledaný klíčový signál. “
Ting řekl, že projekt se tam dostává.
"Měříme pozitrony. A spektrum vypadá velmi podobně jako teoretické spektrum temné hmoty. Potřebujeme však k potvrzení více statistik a rychlost je velmi nízká. Musíme tedy jen několik let počkat," řekl Ting.
