Πριν από μερικά χρόνια, το ωφέλιμο φορτίο για την εξερεύνηση των αντικειμένων αντιύλης και η αστροφυσική του πυρήνα του φωτός, η PAMELA, μας έστειλε κάποιες περίεργες πληροφορίες… μια υπερφόρτωση αντι-ύλης στο Γαλαξία μας. Γιατί αυτό το μέλος του φάσματος των κοσμικών ακτίνων έχει ενδιαφέρουσες επιπτώσεις στην επιστημονική κοινότητα; Θα μπορούσε να σημαίνει την απόδειξη που απαιτείται για να επιβεβαιωθεί η ύπαρξη της σκοτεινής ύλης.
Χρησιμοποιώντας το Τηλεσκόπιο Μεγάλης Περιοχής Fermi, ερευνητές με το Ινστιτούτο Αστροφυσικής και Κοσμολογίας Σωματιδίων (KIPAC) στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ κατάφεραν να επαληθεύσουν τα αποτελέσματα των ευρημάτων της PAMELA. Επιπλέον, αν βρίσκεστε στο άκρο υψηλής ενέργειας του φάσματος, αυτές οι αφθονίες φαίνεται να επιβεβαιώνουν την τρέχουσα σκέψη για τη συμπεριφορά της σκοτεινής ύλης και πώς μπορεί να παράγει ποζιτρόνια.
«Υπάρχουν διάφορες θεωρίες, αλλά η βασική ιδέα είναι ότι εάν ένα σωματίδιο σκοτεινής ύλης πληρούσε το αντι-σωματίδιο του, και τα δύο θα εξαφανιζόταν. Και αυτή η διαδικασία αφανισμού θα δημιουργούσε νέα σωματίδια, συμπεριλαμβανομένων των ποζιτρονίων. " λέει ο Stephan Funk, επίκουρος καθηγητής στο Στάνφορντ και μέλος του KIPAC. «Όταν το πείραμα PAMELA εξέτασε το φάσμα των ποζιτρονίων, που σημαίνει δειγματοληψία ποζιτρονίων σε ένα εύρος ενεργειακών επιπέδων, βρήκε περισσότερα από τα αναμενόμενα από ήδη κατανοητές αστροφυσικές διαδικασίες. Ο λόγος που η PAMELA δημιούργησε έναν τέτοιο ενθουσιασμό είναι ότι είναι τουλάχιστον πιθανό τα υπερβολικά ποζιτρόνια να προέρχονται από τον αφανισμό των σωματιδίων της σκοτεινής ύλης. "
Αλλά υπήρξε μια δυσλειτουργία σε αυτό που θα μπορούσε να ήταν μια ομαλή λύση. Η τρέχουσα σκέψη έχει το σήμα ποζιτρονίου να πέφτει όταν φτάσει σε ένα συγκεκριμένο επίπεδο - ένα εύρημα που δεν επαληθεύτηκε και οδήγησε τους ερευνητές να αισθάνονται ότι τα αποτελέσματα ήταν ασαφή. Αλλά η έρευνα δεν τελείωσε εκεί. Η ομάδα που αποτελείται από τον Funk, τον Justin Vandenbroucke, έναν postdoc και τον Kavli Fellow και τον υποστηριζόμενο από τον πτυχιούχο φοιτητή Warit Mitthumsiri, βρήκαν κάποιες δημιουργικές λύσεις. Ενώ το διαστημικό τηλεσκόπιο ακτίνων γάμμα Fermi δεν μπορεί να διακρίνει ανάμεσα σε αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια και θετικά φορτισμένα ποζιτρόνια χωρίς μαγνήτη - η ομάδα βρήκε τις ανάγκες τους μόλις μερικές εκατοντάδες μίλια μακριά.
Το μαγνητικό πεδίο της Γης…
Σωστά. Ο ίδιος ο πλανήτης μας είναι ικανός να κάμπτει τα μονοπάτια αυτών των πολύ φορτισμένων σωματιδίων. Τώρα ήρθε η ώρα για την ερευνητική ομάδα να ξεκινήσει μια μελέτη για τους χάρτες γεωφυσικής και να καταλάβει με ακρίβεια πώς η Γη κοσκινίζει τα προηγούμενα ανιχνευμένα σωματίδια. Ήταν ένας νέος τρόπος φιλτραρίσματος των ευρημάτων, αλλά θα μπορούσε να λειτουργήσει;
«Το πιο διασκεδαστικό για μένα αυτή η ανάλυση είναι η διεπιστημονική του φύση. Δεν θα μπορούσαμε απολύτως να κάνουμε τη μέτρηση χωρίς αυτόν τον λεπτομερή χάρτη του μαγνητικού πεδίου της Γης, που παρείχε μια διεθνής ομάδα γεωφυσικών. Έτσι, για να κάνουμε αυτήν τη μέτρηση, έπρεπε να κατανοήσουμε το μαγνητικό πεδίο της Γης, το οποίο σήμαινε τον έλεγχο του έργου που δημοσιεύθηκε για εντελώς διαφορετικούς λόγους από επιστήμονες σε άλλη πειθαρχία εντελώς. " είπε ο Βαντενμπρούκκε. «Το μεγάλο takeaway εδώ είναι πόσο πολύτιμο είναι να μετρήσουμε και να κατανοήσουμε τον κόσμο γύρω μας με όσο το δυνατόν περισσότερους τρόπους. Μόλις αποκτήσετε αυτήν τη βασική επιστημονική γνώση, είναι συχνά εκπληκτικό το πώς μπορεί να είναι χρήσιμη αυτή η γνώση. "
Παραδόξως, βρήκαν ακόμη περισσότερα από την αναμενόμενη ποσότητα ποζιτρονίων αντιύλης όπως αναφέρθηκε προηγουμένως Φύση. Αλλά και πάλι, τα ευρήματα δεν έδειξαν τη θεωρητική πτώση που θα ήταν αναμενόμενο εάν εμπλέκονταν σκοτεινή ύλη. Παρά αυτά τα ασαφή αποτελέσματα, εξακολουθεί να είναι ένας μοναδικός τρόπος για να εξετάσουμε δύσκολες μελέτες και να αξιοποιήσουμε στο έπακρο αυτό που υπάρχει.
«Θεωρώ ότι είναι συναρπαστικό να προσπαθώ να αξιοποιήσω στο έπακρο ένα αστροφυσικό όργανο και νομίζω ότι το κάναμε με αυτήν τη μέτρηση. Ήταν πολύ ικανοποιητικό που η προσέγγισή μας, πρωτότυπη, φαίνεται να λειτουργεί τόσο καλά. Επίσης, πρέπει πραγματικά να πας εκεί που σε παίρνει η επιστήμη. " λέει ο Φουνκ. «Το κίνητρό μας ήταν να επιβεβαιώσουμε τα αποτελέσματα της PAMELA επειδή είναι τόσο συναρπαστικά και απροσδόκητα. Και όσον αφορά την κατανόηση του τι πραγματικά προσπαθεί να μας πει το Σύμπαν εδώ, νομίζω ότι ήταν σημαντικό τα αποτελέσματα της PAMELA να επιβεβαιώνονται από ένα εντελώς διαφορετικό όργανο και τεχνική. "
Πρωτότυπη ιστορία Πηγή: Δελτίο ειδήσεων του Ιδρύματος Καβλή. Για περαιτέρω ανάγνωση: Μέτρηση ξεχωριστών φασμάτων ηλεκτρονίων και ποζιτρονίων κοσμικών ακτίνων με το τηλεσκόπιο Fermi Large Area.
