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

Nature Astronomy: Красные карлики тоже обогащают Вселенную
Nature Astronomy: Красные карлики тоже обогащают Вселенную

Астрономы могут заглянуть в прошлое, набл...

В ЮФУ предложили новую модель компактных звезд
В ЮФУ предложили новую модель компактных звезд

Новую модель компактных звезд предложили учены...

Astronomy & Astrophysics: Астрофизики измерили поведение частиц в килоновой
Astronomy & Astrophysics: Астрофизики измерили поведение частиц в килоновой

После столкновения двух нейтронных звезд и&nbs...

Наноспутник будет искать нефтяные пятна и предсказывать лесные пожары
Наноспутник будет искать нефтяные пятна и предсказывать лесные пожары

Два космических аппарата Самарского университе...

В АмГУ разработали модуль для российско-белорусского спутника
В АмГУ разработали модуль для российско-белорусского спутника

Проект инженеров Амурского госуниверситета поб...

Planetary Science Journal: Большое красное пятно Юпитера меняется в размерах
Planetary Science Journal: Большое красное пятно Юпитера меняется в размерах

С помощью телескопа Хаббл астрономы наблюдали ...

DPS56: На экзопланеты полезно взглянуть под другим углом
DPS56: На экзопланеты полезно взглянуть под другим углом

Астрономы сравнили чёткие снимки Урана от ...

MNRAS: Открыта самая удаленная вращающаяся дисковая галактика
MNRAS: Открыта самая удаленная вращающаяся дисковая галактика

С помощью телескопа ALMA ученые обнаружили отд...

Nature Astronomy: Открытие помогает понять, как возникла Солнечная система
Nature Astronomy: Открытие помогает понять, как возникла Солнечная система

Астрономы обнаружили новые детали газовых пото...

Science: Ученые создают глобальные карты коронального магнитного поля
Science: Ученые создают глобальные карты коронального магнитного поля

Учёные впервые проводили практически ежедневны...

A&A: Ученые обнаружили планету на орбите ближайшей к нашему Солнцу звезды
A&A: Ученые обнаружили планету на орбите ближайшей к нашему Солнцу звезды

С помощью Очень большого телескопа Европейской...

Nature Astronomy: Поверхность Цереры состоит изо льда более чем на 90%
Nature Astronomy: Поверхность Цереры состоит изо льда более чем на 90%

С 1801 года, когда Джузеппе Пиацци открыл перв...

Science Advances: Возможно, в глине Марса хранится часть атмосферы
Science Advances: Возможно, в глине Марса хранится часть атмосферы

Марс не всегда был холодной пустыней...

Journal of Neurochemistry: Космические лучи нарушают когнитивную активность
Journal of Neurochemistry: Космические лучи нарушают когнитивную активность

Радиация из космоса может быть опасна для...

Nature Astronomy: Астрономы разглядели уникальную асимметричную экзопланету
Nature Astronomy: Астрономы разглядели уникальную асимметричную экзопланету

С помощью космического телескопа Джеймс Уэбб а...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

New Atlas: Башня RainStream сможет спасти город от пожара
New Atlas: Башня RainStream сможет спасти город от пожара
Nature: Ученые исследуют строение ядер химических элементов с помощью лазеров
Nature: Ученые исследуют строение ядер химических элементов с помощью лазеров
Nature Nanotechnology: Новый материал охлаждает на 72% лучше любых термопаст
Nature Nanotechnology: Новый материал охлаждает на 72% лучше любых термопаст
Health Communication: Как правильно общаться с людьми с диагнозом Альцгеймера
Health Communication: Как правильно общаться с людьми с диагнозом Альцгеймера
Zoolinnean: Ученые открыли новый вид геккона со сросшимися костями
Zoolinnean: Ученые открыли новый вид геккона со сросшимися костями
Phys.org: Космический мусор защитит будущие миссии на Луну и Марс от радиации
Phys.org: Космический мусор защитит будущие миссии на Луну и Марс от радиации
Школьники создали для музея бота-проводника по коммуналкам и книгам Булгакова
Школьники создали для музея бота-проводника по коммуналкам и книгам Булгакова
Current Biology: Ученые придумали, как отпугивать акул от серфингистов
Current Biology: Ученые придумали, как отпугивать акул от серфингистов
Plant Phenomics: Как технологии помогают фермерам сохранить урожай риса
Plant Phenomics: Как технологии помогают фермерам сохранить урожай риса
PeerJ: Выяснилось, как хищники справляются, когда остаются без зубов
PeerJ: Выяснилось, как хищники справляются, когда остаются без зубов
Челябинские ученые сделают коммунальные машины автономными
Челябинские ученые сделают коммунальные машины автономными
Мордовские ученые создали бетон нового поколения
Мордовские ученые создали бетон нового поколения
Исследование Т-клеток в лечении опухолей открывает новую силу иммунотерапии
Исследование Т-клеток в лечении опухолей открывает новую силу иммунотерапии
Current Biology: Анализ ДНК опроверг прежние данные о погибших в Помпеях
Current Biology: Анализ ДНК опроверг прежние данные о погибших в Помпеях
МФТИ: Линзы тоньше волоса ускорят диагностику болезней на дому
МФТИ: Линзы тоньше волоса ускорят диагностику болезней на дому

Новости компаний, релизы

На старт! Внимание! MITEX!
Международные эксперты оценили разработанную для нижегородского завода технологию
Фестиваль научных театров «Наука всем!» прошёл в Санкт-Петербурге
«Неделя без турникетов» проходит на предприятиях «Вертолетов России»
Как человек проживает смерть родных