Sakiet vārdu “antimatērija”, un tūlīt cilvēki domā par zinātnisko fantastiku - antiuniversāliem, degvielu uzņēmuma šķēru ātruma motoriem utt. Antimatēriju veido elementāras daļiņas, no kurām katrai ir tāda pati masa kā attiecīgajām matēriju pārēm - protoniem, neitroniem un elektroniem -, bet pretēji lādiņi un magnētiskās īpašības. Kad matērijas un antimatērijas daļiņas saduras, tās iznīcina viena otru un ražo enerģiju saskaņā ar Einšteina slaveno vienādojumu E = mc2. Bet antimateriāls nav kaut kas tāds, kas pieejams katrā stūra aptiekā (un, lai turpinātu filmas tēmu, nav arī plutonija), un apkārt to nav tik daudz, kā šķiet. Bet saskaņā ar teoriju tas ne vienmēr notika tā, un zinātnieki izmanto Čandras rentgenstaru observatoriju, lai meklētu pierādījumus par antimateriālu, kas bija ļoti agrīnā Visumā. Un tas nav viegls darbs ...
Saskaņā ar Lielā sprādziena modeli, Visums neilgi pēc Lielā sprādziena bija izskalots gan matērijas, gan antimatērijas daļiņās. Lielākā daļa šī materiāla tika iznīcināta, bet, tā kā matēriju bija nedaudz vairāk nekā antimateriāla - mazāk nekā viena daļa uz miljardu -, tikai matērija tika atstāta aiz muguras, vismaz vietējā Visumā.
Tiek uzskatīts, ka nelielu daudzumu antimateriāla rada spēcīgas parādības, piemēram, relativistiskas strūklas, kuras darbina melnie caurumi un pulsators, taču vēl nav atrasti pierādījumi par antimateriāla paliekām no zīdaiņa Visuma.
Kā jebkurš pirmatnējais antimateriāls varēja izdzīvot? Tieši pēc lielā sprādziena tika uzskatīts, ka ir kāds ārkārtējs periods, ko sauc par inflāciju, kad Visums eksponenciāli izauga tikai sekundes daļu.
"Ja pirms inflācijas līdzās viens otram pastāvēja matērijas un antimateriāls, tad tagad tos var atdalīt vairāk nekā novērojamā Visuma mērogs, tāpēc mēs nekad neredzētu, ka viņi satiekas," sacīja Gerijs Steigmans no Ohaio štata universitātes, kurš vadīja pētījums. "Bet tos var atdalīt mazākos mērogos, piemēram, superklasteru vai klasteru mērogos, kas ir daudz interesantāka iespēja."
Tādā gadījumā divu galaktiku klasteru, lielākās gravitācijas ierobežojošās struktūras Visumā, sadursmes varētu liecināt par antimatēriju. Rentgena starojums parāda, cik daudz karstā gāzes ir iesaistīts šādā sadursmē. Ja dažās no abām kopām esošajās gāzēs ir antimateriāla daļiņas, tad tās tiks iznīcinātas, un rentgenstarus pavadīs gamma stari.
Steigmans izmantoja datus, kurus ieguva Čandra un tagad debijis Orbītas Compton Gamma Ray Observatory, lai izpētītu Ložu kopu, kur divi lieli galaktiku puduri ir sabrukuši viens otram ar ārkārtīgi lielu ātrumu. No salīdzinoši tuvu attāluma un ar labvēlīgu orientāciju uz sāniem, skatoties no Zemes, Bullet Cluster nodrošina lielisku testa vietu, lai meklētu signālu par antimatēriju.
Apskatiet šo ļoti modīgo galaktiku kopu animāciju, kas saduras savā starpā.
"Šis ir lielākais mērogs, kādā jebkad ir veikts šis antimateriāla tests," sacīja Steigmans, kura darbs tika publicēts žurnālā "Cosmology and Astroparticle Physics". "Es vēlos uzzināt, vai varētu būt kādi galaktiku kopumi, kas veidoti no liela daudzuma antimateriāla."
Novērotais Chandra rentgenstaru daudzums un gammas staru neatklāšana no Komptona datiem liecina, ka Antimatērijas frakcija Ložu klasterī ir mazāka par trim daļām uz miljonu. Turklāt Bullet Cluster apvienošanās simulācijas rāda, ka šie rezultāti izslēdz jebkādu ievērojamu antimateriālu daudzumu aptuveni 65 miljonu gaismas gadu skalā, kas ir aptuvenais divu sadursmju kopu sākotnējais atdalījums.
"Vielas un antimateriāla sadursme ir visefektīvākais enerģijas ģenerēšanas process Visumā, bet tas vienkārši var nenotikt ļoti lielos mērogos," sacīja Steigmans. "Bet es pagaidām nepadodos, jo plānoju aplūkot citas nesen atklātās sadursmju galaktiku kopas."
Atrodot antimatēriju Visumā, iespējams, zinātniekiem pastāstīs par to, cik ilgs bija inflācijas periods. "Veiksme šajā eksperimentā, kaut arī tāla, tomēr daudz iemācīs mums par Visuma agrākajiem posmiem," sacīja Steigmans.
Stingrākus ierobežojumus Steigmans ir uzlicis attiecībā uz antimateriāla klātbūtni mazākā mērogā, apskatot atsevišķas galaktiku kopas, kurās nav tik lielas nesenās sadursmes.
Avots: Čandra / Hārvarda
