Загадкове виявлення антиматерії породжує нові радикальні теорії

Неофіційні повідомлення про 10 ядер антигелію, що врізалися в Міжнародну космічну станцію, надихнули фізиків-теоретиків на припущення, що виходять за межі наших поточних моделей у пошуках пояснення.Хоча невелика купка космічних частинок може здатися тривіальною, ознаки антигелієвого дощу досить дивні, щоб дослідники розглядали цю подію як зливу в пустелі.

У своєму нещодавно опублікованому аналізі вчені з Периметричного інституту теоретичної фізики в Канаді та Університету Джона Хопкінса в США наводять аргументи на користь розгляду фізики за межами прийнятої на цей час Стандартної моделі, припускаючи, що це може бути темна матерія. З 2011 року Альфа-магнітний спектрометр (AMS-02) знаходиться на борту Міжнародної космічної станції, непомітно записуючи понад 200 мільярдів подій космічного випромінювання.

Хоча більшість з них були звичайними частинками, що перелітали на великі відстані в космосі на високій швидкості, неопубліковані звіти свідчать про те, що десять з них були зовсім не типовими, вони складалися з пар антипротонів, прилиплих до одного або двох антинейтронів.

Теоретично, такі античастинки, як позитрони, антинейтрино та антикварки, повинні були вийти з печей Великого вибуху в більш-менш такій самій кількості, як електрони, нейтрино та кварки, швидко гасячи один одного в потоку гамма-променів. Той факт, що Всесвіт складається з набагато більшого, ніж розширюване світіння електромагнітного випромінювання, говорить про те, що ми щось не зовсім розуміємо в балансі первісної матерії та антиматерії.

Подібно до того, як тут, на Землі, можна вичавити тонкий туман антиматерії, використовуючи колайдери частинок, природа продовжує виділяти антипротони та антинейтрони під час катаклізмів високої енергії. Частина навіть втече, щоб пережити анігіляцію, час від часу стикаючись із детекторами тут, на Землі.

Передбачувані виявлення AMS-02 включали антипротони та антинейтрони у формі ядер антигелію – рідкісне об’єднання, яке вимагало, щоб античастинки рухалися повільно та були щільно упаковані, щоб дати субатомним частинкам можливість зв’язатися.

Цікаво, що для кожного ядра антигелію з двома антинейтронами, ізотопом під назвою антигелій-4, було два з одним антинейтроном: антигелій-3. Покладаючись виключно на встановлену фізику, найкращі дослідники придумали виміряне співвідношення ізотопів 10 000 до одного. Те, що створило два аромати ізотопу антиматерії та направило їх у наш бік, не було таким розрізняючим розміром антигелію, як відомі процеси, що свідчить про те, що початкові умови вимагали, щоб субатомні будівельні блоки рухалися неймовірно повільно, перш ніж їх було викинуто.

Однією з можливостей може бути розпад наразі невідомої частинки, яку можна навіть кваліфікувати як темну матерію. Навіть якби така частинка існувала, залишається питання про те, як вона літала через космос зі швидкістю, яка становить частку світла.

Працюючи назад, дослідники теоретизують, що неймовірно гаряча, швидко зростаюча концентрація плазми, створена з відомих частинок, просто може забезпечити як поштовх, так і правильне співвідношення ядер антигелію. Хоча такі «вогняні кулі» ніколи не спостерігалися, вони можуть виникати при зіткненнях між масами темної матерії, які містять достатню кількість антикварків.

Другий можливий сценарій стосується так званих «темних карликів». Ці гіпотетичні кулі темних фотонів, темних електронів і темних нейтронів також можуть зіткнутися разом і створити умови, які можуть випромінювати антигелій у виміряних співвідношеннях.

Жодна модель не була повністю розроблена, вона складається зі складної динаміки, яка викликає багато дискусій щодо потенційних деталей. І це лише та фізика, про яку ми знаємо – сама темна матерія ще не підтверджена як матеріальне явище, не кажучи вже про розуміння.

І все ж поховані в математиці навіть дуже спекулятивних моделей, подібних до цієї, можуть бути зародки відкриттів, які можуть перетворити інші несподівані вимірювання на вогняні кулі творіння, породжені темрявою, що стикається.

Через ще шість років роботи AMS-02 може ще зібрати дані, які нададуть ще один погляд на походження цього дивного антигелієвого дощу. Або це може підтвердити, що щось несподіване в далеких просторах космосу створює атоми антиматерії, знущаючись над нами з тіні. Це дослідження було опубліковано в Physical Review.