JC&AP: Следы антивещества в космических лучах возвращают к теме ВИМПов

Одна из главных задач современной космологии — раскрыть природу тёмной материи. Мы знаем, что она существует и составляет более 85% материи во Вселенной, но никогда не видели её.

В новом исследовании изучаются следы антиматерии в космосе. Это может помочь открыть новый класс частиц под названием WIMP (Weakly Interacting Massive Particles), которые могут составлять тёмную материю. Исследование показывает, что некоторые наблюдения за «антиядрами» в космических лучах согласуются с существованием WIMPs. Также эти частицы могут быть ещё более странными, чем считалось ранее.

Физики предполагают, что WIMP-частицы могут быть идеальным кандидатом на роль тёмной материи. Они взаимодействуют с другими частицами только через гравитацию и слабое взаимодействие, действующее на близких расстояниях.

Несколько лет назад научное сообщество приветствовало WIMPs, которые отвечали всем требованиям к тёмной материи. Считалось, что скоро мы получим прямые доказательства их существования.

Однако исследования последних лет показали, что некоторые классы этих частиц не существуют. Методологии обнаружения WIMP также изменились.

Из множества предложенных моделей с наилучшей мотивацией большинство сегодня исключены, и лишь некоторые из них сохранились, — говорит-де ла Торре Луке, физик из Института теоретической физики в Мадриде.

Недавно было сделано открытие, которое возобновило обсуждение этой темы.

Эксперимент AMS-02 на борту Международной космической станции изучает космические лучи и позволил сделать неожиданные наблюдения. Руководители проекта сообщили, что обнаружили в космических лучах следы антиматерии, в частности антигелия.

Антиматерия — это материя с электрическим зарядом, противоположным обычной материи.

Обычная материя состоит из частиц с отрицательным (электроны), положительным (протоны) или нейтральным зарядом. Антиматерия состоит из «зеркальных» частиц с противоположными зарядами („положительный“ электрон, позитрон, „отрицательный“ протон и т. д.). Когда материя и антиматерия встречаются, они аннигилируют друг с другом, испуская сильное гамма-излучение.

В нашей Вселенной есть небольшое количество антиматерии, которое иногда даже больше, чем можно было бы подумать. Например, позитроны используются в качестве контрастного вещества для ПЭТ — медицинского обследования.

Учёные считают, что часть антиматерии, или антивещества, образовалась во время Большого взрыва. Ещё большее количество античастиц постоянно создаётся в результате определённых событий. Поэтому наблюдение за антивеществом так важно.

Де ла Торре Люк объясняет: «Если вы видите образование античастиц в межзвёздной среде, значит, происходит что-то необычное». Именно поэтому наблюдение антигелия было таким захватывающим.

Ядра антигелия, которые наблюдает AMS-02, могут быть результатом аннигиляции WIMP — гипотетических слабовзаимодействующих массивных частиц. В некоторых случаях при встрече две частицы WIMP уничтожают друг друга, излучая энергию и производя частицы материи и антиматерии. Де ла Торре Люк и его коллеги проверили некоторые модели WIMP на совместимость с наблюдениями.

Исследование показало, что некоторые наблюдения за антигелием сложно объяснить известными астрофизическими явлениями.

Теоретические предсказания говорили, что космические лучи могут создавать античастицы при взаимодействии с газом в межзвёздной среде, но количество антиядер, особенно антигелия, должно быть небольшим. Мы ожидали обнаружить одно антигелиевое событие каждые несколько десятков лет, но AMS-02 наблюдал около десяти таких событий, и это намного больше предсказаний. Поэтому эти антиядра могут помочь найти ответ в аннигиляции ВИМП.

Ядра антигелия, которые наблюдает AMS-02, бывают двух видов: антигелий-3 и антигелий-4. Последний гораздо тяжелее и встречается реже.

Производство тяжёлых ядер становится всё менее вероятным по мере увеличения их массы. Особенно это касается естественных процессов с участием космических лучей. Поэтому наблюдение большого количества таких ядер — тревожный знак.

Даже в самых оптимистичных моделях WIMPs могут объяснить только количество обнаруженного антигелия-3, но не антигелия-4. Для этого нужно представить ещё более странную частицу (или класс частиц), чем предложенные до сих пор WIMPs.

Исследование-де ла Торре Луке и его коллег показывает, что тема ВИМПов ещё не закрыта. Нужны более точные наблюдения и, возможно, расширение или адаптация теоретической модели — например, введение нового тёмного сектора в стандартную модель известных частиц с новыми элементами.

04.10.2024


Подписаться в Telegram



Космос

Небо в опасности: космический мусор угрожает авиации
Небо в опасности: космический мусор угрожает авиации

Космический мусор на орбите Земли станови...

Марсианские дюны под микроскопом: что скрывает Красная планета
Марсианские дюны под микроскопом: что скрывает Красная планета

Песчаные дюны на Марсе могут раскрыть тай...

Ученые открыли важный компонент звездообразования
Ученые открыли важный компонент звездообразования

Астрономы давно ищут ключевой фактор, который ...

Пять крупных инноваторов присоединяются к US Quantum in Space Collaboration
Пять крупных инноваторов присоединяются к US Quantum in Space Collaboration

Управление по технологическим переходам М...

Руководитель Biomass Майкл Ферингер, ESA: Мы передадим спутник людям
Руководитель Biomass Майкл Ферингер, ESA: Мы передадим спутник людям

Европейское космическое агентство, ESA, планир...

Астрономы в реальном времени увидели формирование джетов черных дыр
Астрономы в реальном времени увидели формирование джетов черных дыр

Впервые международная группа ученых наблюдала ...

Открытие аксиона поможет понять загадочные свойства темной материи
Открытие аксиона поможет понять загадочные свойства темной материи

Темная материя, которую часто называют невидим...

Борьба со складками: инновационный метод для космических мембран
Борьба со складками: инновационный метод для космических мембран

Выход за пределы земной гравитации требуе...

Новая миссия NASA Artemis LEXI покажет, как работает магнитный щит Земли
Новая миссия NASA Artemis LEXI покажет, как работает магнитный щит Земли

Новая революционная миссия в рамках прогр...

Найдены древние водоносные горизонты под поверхностью Марса
Найдены древние водоносные горизонты под поверхностью Марса

Марс, загадочная Красная планета, давно поража...

Как физика нейтрино раскрывает секреты Вселенной
Как физика нейтрино раскрывает секреты Вселенной

Нейтринная физика стала одной из самых пе...

A&A: Event Horizon Telescope продолжает раскрывать тайны черных дыр
A&A: Event Horizon Telescope продолжает раскрывать тайны черных дыр

Получив первые изображения черных дыр, новатор...

PNAS: Ученый посоветовал забыть о жидкой воде на Марсе
PNAS: Ученый посоветовал забыть о жидкой воде на Марсе

Более ста лет назад ученый Персиваль...

Nature Geoscience: Не все жидкости на Марсе были водой
Nature Geoscience: Не все жидкости на Марсе были водой

Раньше ученые думали, что поверхность Мар...

Nature: Астрономы MIT нашли самые маленькие астероиды
Nature: Астрономы MIT нашли самые маленькие астероиды

Астероид, уничтоживший динозавров, был, по&nbs...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

От лаборатории к реальности: как кристаллы времени заряжают мир
От лаборатории к реальности: как кристаллы времени заряжают мир
Ферменты против похмелья: как новый сенсор изменит медицину и не только
Ферменты против похмелья: как новый сенсор изменит медицину и не только
Сок под микроскопом: ученые научились ловить опасный гербицид за 20 минут
Сок под микроскопом: ученые научились ловить опасный гербицид за 20 минут
Молодые ученые против COVID-19 и хронических ран: как открытия изменят медицину
Молодые ученые против COVID-19 и хронических ран: как открытия изменят медицину
От Nokia к микросхемам: как Тампере снова сделает Финляндию великой
От Nokia к микросхемам: как Тампере снова сделает Финляндию великой
Энергия будущего: низкотемпературная плазма и ее невероятные возможности
Энергия будущего: низкотемпературная плазма и ее невероятные возможности
Питомниковый кашель больше не проблема: появились быстрые тесты для собак
Питомниковый кашель больше не проблема: появились быстрые тесты для собак
10 секунд до чистоты: история устройства, которое изменило дезинфекцию
10 секунд до чистоты: история устройства, которое изменило дезинфекцию
Сорняк-разрушитель или лекарство будущего: ученые открыли секрет рейнутрии
Сорняк-разрушитель или лекарство будущего: ученые открыли секрет рейнутрии
CARMA II — автономный робот, который делает ядерные объекты безопаснее
CARMA II — автономный робот, который делает ядерные объекты безопаснее
От идеи до Росатома: история успеха проекта RSP
От идеи до Росатома: история успеха проекта RSP
Витамины для коров и быки весом в тонну: прорыв от СПбГУВМ
Витамины для коров и быки весом в тонну: прорыв от СПбГУВМ
Ибогаин 2.0: ученые создают новое поколение лекарств от депрессии и зависимости
Ибогаин 2.0: ученые создают новое поколение лекарств от депрессии и зависимости
Ученые выяснили, что больше влияет на цену на жилье — вид из окна или площадь
Ученые выяснили, что больше влияет на цену на жилье — вид из окна или площадь
Небо в опасности: космический мусор угрожает авиации
Небо в опасности: космический мусор угрожает авиации

Новости компаний, релизы

Школьников и студентов Хабаровского края приглашают написать всероссийский диктант «Наука во имя Победы»
Три представительницы Республики Татарстан стали победителями Всероссийского конкурса Знание.Лектор
Калужан приглашают к участию в XIII сезоне Международного инженерного чемпионата CASE-IN
В Калуге обсудили меры поддержки молодых учёных региона
Молодых и заслуженных ученых наградили в Хабаровске