Κάπου μακριά στο σύμπαν, ξεσπάει ένα αστέρι και αρχίζει ένας καταρράκτης.
Η ενέργεια και τα μικρά κομμάτια της ύλης απομακρύνονται σε κάθε κατεύθυνση από την ανθισμένη σουπερνόβα. Αντιβαίνουν σε πλανήτες και άλλα αστέρια και συντρίβουν σε διαστρικά μέσα και κάποια μικρή ποσότητα τους φτάνει στη Γη.
Αυτές είναι οι πρωτογενείς κοσμικές ακτίνες, οι φωτεινές ακτίνες και τα φαινομενικά υποατομικά σωματίδια που ονομάζονται νετρίνα που οι επιστήμονες ανιχνεύουν με ωραία τηλεσκόπια και έναν περίεργο, ακόμα ανιχνευτή που θάβεται κάτω από τον πάγο του Νότιου Πόλου. Φτάνουν σε ένα χείμαρρο από κάθε κατεύθυνση ταυτόχρονα, καθώς τα αστέρια πεθαίνουν σε όλο το σύμπαν.
Αλλά δεν είναι οι μοναδικές κοσμικές ακτίνες. Υπάρχει ένας άλλος τύπος, πιο δύσκολο να εντοπιστεί και μυστηριώδης.
Όταν οι πρωτογενείς κοσμικές ακτίνες συγκρούονται με τα διαστρικά μέσα - το άγνωστο, αόρατο υλικό ανάμεσα στα αστέρια - τα μέσα έρχονται στη ζωή, στέλνοντας τα δικά τους ρεύματα φορτισμένων σωματιδίων στο διάστημα, δήλωσε ο Samuel Ting, καθηγητής φυσικής στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης, το βραβείο Νόμπελ το 1976 για την ανακάλυψη της πρώτης μιας περίεργης νέας κατηγορίας σωματιδίων που αποτελείται από κιάρες της ύλης και της αντιύλης.
Και σε μια νέα δημοσίευση που δημοσιεύθηκε στις 11 Ιανουαρίου στο περιοδικό Physical Review Letters, ο Τινγκ και οι συνεργάτες του έχουν χαρτογραφήσει περαιτέρω ποια είναι αυτά τα σωματίδια και πώς συμπεριφέρονται. Συγκεκριμένα, οι ερευνητές περιέγραψαν τα φορτία και τα φάσματα των σωματιδίων πυρήνων λιθίου, βηρυλλίου και βορίου που χτυπούν στην ατμόσφαιρα της Γης - βασιζόμενοι σε προηγούμενα αποτελέσματα που περιγράφουν τα φορτία και τα φάσματα των ακτίνων ηλίου, άνθρακα και οξυγόνου.
"Για να μελετήσετε αυτά, πρέπει να τοποθετήσετε μια μαγνητική συσκευή στο διάστημα, επειδή στο έδαφος, οι φορτισμένες κοσμικές ακτίνες απορροφώνται από τα 100 χιλιόμετρα ατμόσφαιρας", δήλωσε ο Ting στην Live Science.
Τα αποτελέσματα αυτής της εργασίας είναι το αποκορύφωμα πάνω από δύο δεκαετιών εργασίας, που χρονολογείται από μια συνάντηση τον Μάιο του 1994, όταν ο Ting και αρκετοί άλλοι φυσικοί πήγαν να επισκεφτούν τον Daniel Goldin, τότε διαχειριστή της NASA. Ο στόχος: να πείσει τον Γκόλντιν να βάλει έναν μαγνήτη στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ISS), ο οποίος θα αρχίσει να κατασκευάζεται τέσσερα χρόνια αργότερα, το 1998. Χωρίς έναν μαγνήτη, τα κοσμικά σωματίδια θα περάσουν απ 'όλους τους ανιχνευτές σε ευθεία γραμμή, πληροφορίες σχετικά με τις ιδιότητές τους, είπε ο Ting.
Ο Γκόλντιν "άκουσε προσεκτικά", είπε ο Τινγκ. "Είπε ότι πρόκειται για μια καλή ιδέα πειράματος για τον διαστημικό σταθμό, αλλά κανείς δεν έχει βάλει ποτέ έναν μαγνήτη στο διάστημα, επειδή ένας μαγνήτης στο διάστημα - επειδή αλληλεπιδρά με το μαγνητικό πεδίο της Γης - παράγει ροπή και ο διαστημικός σταθμός θα χάσει τον έλεγχο Είναι σαν μια μαγνητική πυξίδα. "
Για να αποφευχθεί η συστροφή του ISS από τον ουρανό, ο Ting και οι συνεργάτες του δημιούργησαν το Alpha Magnetic Spectrometer (AMS): έναν ανιχνευτή σωματιδίων τόσο ακριβή όσο αυτοί στους Fermilab και CERN, αλλά μινιατούρες και τοποθετημένοι μέσα σε ένα κοίλο μαγνητικό σωλήνα. Ουσιαστικά, τα δύο μισά του σωλήνα έχουν αντιστρέψει τις πολικότητες, κι έτσι στρέφουν το διαστημικό σταθμό σε αντίθετες κατευθύνσεις, ακυρώνοντας το ένα το άλλο, είπε ο Ting.
Το 2011, το AMS έφτασε στο διάστημα στο διαστημικό λεωφορείο Endeavour, το δεύτερο-τελευταίο της σκάφος. Και για μεγάλο μέρος της τελευταίας δεκαετίας, η AMS ανίχνευσε σιωπηλά 100 δισεκατομμύρια κοσμικές ακτίνες.
Τελικά, ο Τινγκ και η ομάδα του ελπίζουν να χρησιμοποιήσουν αυτά τα δεδομένα για να απαντήσουν σε πολύ συγκεκριμένες ερωτήσεις σχετικά με το σύμπαν, είπε. (Αν και μπορεί να απαντήσει και σε πιο κοσμικές ερωτήσεις, όπως ποια σωματίδια μπορεί να γκρεμίσουν αστροναύτες στο δρόμο τους προς τον Άρη.)
"Οι άνθρωποι λένε" διαστρικό μέσα μαζικής ενημέρωσης ".Τι είναι τα διαστρικά μέσα, ποια είναι η ιδιοκτησία; "Ενενήντα τοις εκατό της ύλης στο σύμπαν δεν μπορείτε να δείτε και, ως εκ τούτου, το αποκαλείτε σκοτεινή ύλη.Και το ερώτημα είναι: Τι είναι η σκοτεινή ύλη; Τώρα, για να γίνει αυτό, πρέπει να μετρήσετε με ακρίβεια ποζιτρόνια, αντιπρωτόνια, αντι -θέσιο και όλα αυτά τα πράγματα. "
Ο Ting είπε ότι μέσω προσεκτικών μετρήσεων της ύλης και της αντιύλης που φθάνουν σε δευτερεύουσες κοσμικές ακτίνες, ελπίζει να προσφέρει στους θεωρητικούς τα εργαλεία που χρειάζονται για να περιγράψουν την αόρατη ύλη στο σύμπαν - και μέσω αυτής της περιγραφής, να καταλάβουμε γιατί ο σύμπαν είναι κατασκευασμένος από ύλη όλα, και όχι αντιύλη. Πολλοί φυσικοί, συμπεριλαμβανομένου του Ting, πιστεύουν ότι η σκοτεινή ύλη θα μπορούσε να είναι το κλειδί για την επίλυση αυτού του προβλήματος.
"Στην αρχή, πρέπει να υπάρχει ένα ίσο ποσό της ύλης και της αντιύλης." Έτσι, τα ερωτήματα: Γιατί δεν είναι το σύμπαν που κατασκευάζεται από αντιύλη; Τι συνέβη; Υπάρχουν αντι-ήλιο; Αντί-άνθρακας; είναι αυτοί?"
Η Live Science έφτασε σε έναν αριθμό θεωρητικών που ασχολήθηκαν με τη σκοτεινή ύλη για να συζητήσουν το έργο του Ting και το παρόν έγγραφο, και πολλοί προειδοποίησαν ότι τα αποτελέσματα του AMS δεν έχουν ακόμη αποδώσει πολύ το θέμα - κυρίως επειδή το όργανο δεν έχει ακόμη κάνει σταθερές μετρήσεις του spacefaring αντιύλη (αν και υπήρξαν μερικά πολλά υποσχόμενα πρώτα αποτελέσματα).
"Πώς σχηματίζονται και διαδίδονται οι κοσμικές ακτίνες είναι ένα συναρπαστικό και σημαντικό πρόβλημα που μπορεί να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε το διαστρικό μέσο και δυνητικά ακόμη και υψηλής ενέργειας εκρήξεις σε άλλους γαλαξίες", γράφει σε μια ηλεκτρονική διεύθυνση Katie Mack, αστροφυσικός στο State University της Βόρειας Καρολίνας ότι το AMS αποτελεί κρίσιμο μέρος του έργου αυτού.
Είναι πιθανό το AMS να εμφανίσει πιο σημαντικά, επαληθευμένα αποτελέσματα αντιύλης, δήλωσε ο Mack ή ότι οι ανιχνεύσεις ύλης - όπως αυτές που περιγράφονται σε αυτό το έγγραφο - θα βοηθήσουν τους ερευνητές να απαντήσουν σε ερωτήσεις σχετικά με τη σκοτεινή ύλη. Αλλά αυτό δεν έχει συμβεί ακόμα. "Αλλά για την αναζήτηση της σκοτεινής ύλης", είπε στην Live Science, "το πιο σημαντικό είναι αυτό που μπορεί να πει το πείραμα για την αντιύλη, επειδή είναι σκοτεινή ύλη που εξοντώνει ζεύγη αντιύλης-ουσίας βασικό σήμα που επιδιώκεται. "
Ο Ting δήλωσε ότι το έργο φτάνει εκεί.
"Μετρούνται τα ποζιτρόνια και το φάσμα μοιάζει πολύ με το θεωρητικό φάσμα της σκοτεινής ύλης, αλλά χρειαζόμαστε περισσότερα στατιστικά στοιχεία για να επιβεβαιώσουμε και το ποσοστό είναι πολύ χαμηλό, οπότε πρέπει να περιμένουμε μερικά χρόνια", δήλωσε ο Τινγκ.
