Kaut kur tālu Visumā zvaigzne pārsprāgst un sākas kaskāde.
Enerģija un mazi matērijas bumbas katrā virzienā prom no ziedošās supernovas. Viņi ietekmē planētas un citas zvaigznes un ietriecas starpzvaigžņu medijos, un neliela to daļa sasniedz Zemi.
Tie ir primārie kosmiskie stari, gaismas stari un spokainās subatomiskās daļiņas, ko sauc par neitrīniem, ko zinātnieki atklāj ar smalkiem teleskopiem un dīvainu, joprojām detektoru, kas apbedīts zem Dienvidpola ledus. Viņi ierodas straumē no katra virziena uzreiz, jo zvaigznes mirst visā Visumā.
Bet tie nav vienīgie kosmiskie stari. Ir vēl viens tips, grūtāk pamanāms un noslēpumains.
Kad primārie kosmiskie stari saduras ar starpzvaigžņu medijiem - nezināmiem, neiespējamiem stariem starp zvaigznēm -, šie mediji atdzīvojas, nosūtot kosmosā savas lādētu daļiņu plūsmas, sacīja Samuels Tings, Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta fizikas profesors, kurš uzvarēja Nobela prēmija 1976. gadā par pirmās dīvainās klases daļiņu atklāšanu, ko veido gan matērijas, gan antimatērijas kvarki.
Jaunajā rakstā, kas publicēts 11. janvārī žurnālā Physical Review Letters, Tings un viņa kolēģi ir sīkāk aprakstījuši, kas ir šīs daļiņas un kā viņi uzvedas. Konkrēti, pētnieki aprakstīja litija, berilija un bora kodolu daļiņu lādiņus un spektrus, kas iekļūst Zemes atmosfērā - balstoties uz iepriekšējiem rezultātiem, aprakstot hēlija, oglekļa un skābekļa staru lādiņus un spektrus.
"Lai tos izpētītu, jums jāieliek magnētiskā ierīce kosmosā, jo uz zemes uzlādētos kosmiskos starus absorbē 100 kilometru atmosfēra," Tings stāstīja Live Science.
Šī darba rezultāti ir vairāk nekā divu gadu desmitu darba kulminācija, kas datēta ar tikšanos 1994. gada maijā, kad Tings un vairāki citi fiziķi devās ciemos pie Daniela Goldina, kas bija NASA administrators. Mērķis: pārliecināt Goldinu uzlikt magnētu Starptautiskajai kosmosa stacijai (ISS), kuras būvniecība tiks sākta četrus gadus vēlāk, 1998. gadā. Bez magnēta kosmiskās daļiņas vienkārši cauri visiem detektoriem iet taisnā līnijā, nedodot informāciju par to īpašībām, sacīja Tings.
Goldins "uzmanīgi klausījās," sacīja Tings. "Viņš teica, ka šī ir laba eksperimenta ideja kosmosa stacijai. Bet neviens nekad nav ievietojis magnētu kosmosā, jo magnēts kosmosā - jo tas mijiedarbojas ar Zemes magnētisko lauku - radīs griezes momentu, un kosmosa stacija zaudēs kontroli . Tas ir tāpat kā magnētiskais kompass. "
Lai izvairītos no ISS izgriešanas no debesīm, Tings un viņa līdzstrādnieki uzbūvēja Alfa magnētisko spektrometru (AMS): daļiņu detektoru, kas ir tik precīzs kā Fermilab un CERN, taču miniaturizēja un ievieto dobās magnētiskās caurules iekšpusē. Kritiski ir tas, ka abās caurules pusēs ir mainītas polaritātes, tāpēc tās griežas kosmiskajā stacijā pretējos virzienos, izslēdzot viena otru, sacīja Tings.
2011. gadā AMS devās kosmosā ar kosmosa kuģi Endeavour, kas ir šī kuģa otrā un pēdējā misija. Un daudzās pēdējās desmitgadēs AMS klusībā ir atklājis 100 miljardus kosmisko staru.
Galu galā Tings un viņa komanda cer izmantot šos datus, lai atbildētu uz ļoti specifiskiem jautājumiem par Visumu, viņš teica. (Lai gan tas var arī atbildēt uz ikdienišķākiem jautājumiem, piemēram, kādas daļiņas var ievilināt astronautus ceļā uz Marsu.)
"Cilvēki saka:" starpzvaigžņu mediji ". Kas ir starpzvaigžņu mediji? Kāds ir īpašums? Neviens īsti nezina," sacīja Tings. "Deviņdesmit procentus no lietas Visumā jūs nevarat redzēt. Un tāpēc jūs to saucat par tumšo matēriju. Un jautājums ir šāds: Kas ir tumšā matērija? Tagad, lai to izdarītu, jums ļoti precīzi jāizmēra pozitroni, antiprotoni, anti -hēlijs, un visas šīs lietas. "
Tings sacīja, ka, rūpīgi veicot matērijas un antimatērijas mērījumus, kas nonāk sekundārajos kosmiskajos staros, viņš cer piedāvāt teorētiķiem instrumentus, kas nepieciešami, lai aprakstītu Visumā neredzēto matēriju - un ar šī apraksta palīdzību izdomā, kāpēc Visums ir veidots no matērijas visi, un ne antimateriāls. Daudzi fiziķi, ieskaitot Tingu, uzskata, ka tumšā viela varētu būt atslēga šīs problēmas risināšanā.
"Sākumā jābūt vienādam matērijas un antimatērijas daudzumam. Tātad, jautājumi: Kāpēc Visumu neveido no antimateriāla? Kas notika? Vai ir antihēlijs? Anti-ogleklis? Anti-skābeklis? Kur vai viņi?"
Dzīvā zinātne sazinājās ar vairākiem teorētiķiem, kas strādā ar tumšo vielu, lai apspriestu Tinga darbu un šo rakstu, un daudzi brīdināja, ka AMS rezultāti vēl nav pietiekami daudz atspoguļojuši šo tēmu - galvenokārt tāpēc, ka instrumentam vēl ir jāveic precīzi mērījumi par kosmosa izmantošanu. antimatērija (lai gan ir bijuši daži daudzsološi agri rezultāti).
"Tas, kā veidojas un izplatās kosmiskie stari, ir aizraujoša un nozīmīga problēma, kas var palīdzēt mums saprast starpzvaigžņu vidēja un potenciāli pat augstas enerģijas sprādzienus citās galaktikās," e-pastā rakstīja Katie Mack, Ziemeļkarolīnas štata universitātes astrofiziķis, piebilstot ka AMS ir šī projekta kritiska sastāvdaļa.
Iespējams, ka AMS parādīs nozīmīgākus, pārbaudītus antimatērijas rezultātus, sacīja Makks, vai ka matērijas noteikšana - tāpat kā šajā rakstā aprakstītā - palīdzēs pētniekiem atbildēt uz jautājumiem par tumšo vielu. Bet tas vēl nav noticis. "Bet tumšās matērijas meklēšanai," viņa stāstīja Live Science, "vissvarīgākais ir tas, ko eksperiments mums var pateikt par antimateriālu, jo tumšā matērija iznīcina matērijas un antimatērijas pārus, kas ir tiek meklēts galvenais signāls. "
Tings sacīja, ka projekts tur nokļūst.
"Mēs mēra pozitronus. Un spektrs izskatās ļoti līdzīgs tumšās matērijas teorētiskajam spektram. Bet mums ir nepieciešams vairāk statistikas, lai to apstiprinātu, un likme ir ļoti zema. Tātad, mums vienkārši jāgaida daži gadi," sacīja Tings.
