Kilka lat temu ładunek do eksploracji materii antymaterii i astrofizyki jąder świetlnych, PAMELA, przesłał nam kilka ciekawych informacji… przeciążenie antymaterii w Drodze Mlecznej. Dlaczego ten członek spektrum promieniowania kosmicznego ma interesujące implikacje dla społeczności naukowej? Może to oznaczać dowód potrzebny do potwierdzenia istnienia ciemnej materii.
Dzięki zastosowaniu Fermi Large Area Telescope badacze z Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology (KIPAC) na Uniwersytecie Stanforda byli w stanie zweryfikować wyniki odkryć PAMELA. Co więcej, będąc w wysokoenergetycznym końcu spektrum, te obfitości wydają się weryfikować obecne myślenie na temat zachowania ciemnej materii i tego, w jaki sposób może ona wytwarzać pozytony.
„Istnieją różne teorie, ale podstawową ideą jest to, że gdyby cząstka ciemnej materii spotkała się z jej cząstką przeciwną, obie zostałyby unicestwione. I ten proces anihilacji wytworzyłby nowe cząstki, w tym pozytony. ” mówi Stephan Funk, adiunkt w Stanford i członek KIPAC. „Kiedy w eksperymencie PAMELA badano spektrum pozytonów, co oznacza próbkowanie pozytonów w zakresie poziomów energii, stwierdzono więcej niż można by się spodziewać po już poznanych procesach astrofizyki. Powodem, dla którego PAMELA wzbudziło takie podniecenie, jest to, że przynajmniej możliwe jest, że nadmiar pozytonów pochodzi z anihilacji cząstek ciemnej materii ”.
Ale w tym, co mogło być gładkim rozwiązaniem, była usterka. Obecne myślenie powoduje, że sygnał pozytronowy zanika, gdy osiąga określony poziom - odkrycie to nie zostało zweryfikowane i doprowadziło badaczy do przekonania, że wyniki nie są jednoznaczne. Ale badania się nie zakończyły. Zespół składający się z Funka, Justina Vandenbroucke, postdoc oraz Kavli Fellow i wspieranego przez avli studenta Warit Mitthumsiri, wymyślił kilka kreatywnych rozwiązań. Podczas gdy Kosmiczny Teleskop Fermi Gamma nie jest w stanie odróżnić ujemnie naładowanych elektronów od dodatnio naładowanych pozytonów bez magnesu - grupa zaspokoiła ich potrzeby zaledwie kilkaset mil stąd.
Własne pole magnetyczne Ziemi…
Zgadza się. Nasza własna planeta jest w stanie zginać ścieżki tych wysoce naładowanych cząstek. Teraz nadszedł czas, aby zespół badawczy rozpoczął badanie map geofizycznych i dokładnie ustalił, w jaki sposób Ziemia przesiewa wcześniej wykryte cząstki. To był nowy sposób filtrowania wyników, ale czy mógłby zadziałać?
„To, co najbardziej cieszyło mnie w tej analizie, to jej interdyscyplinarność. Absolutnie nie moglibyśmy dokonać pomiaru bez tej szczegółowej mapy ziemskiego pola magnetycznego, dostarczonej przez międzynarodowy zespół geofizyków. Aby dokonać tego pomiaru, musieliśmy zrozumieć ziemskie pole magnetyczne, co oznaczało przemyślenie prac opublikowanych z zupełnie innych powodów przez naukowców z innej dyscypliny. ” powiedział Vandenbroucke. „Ogromną zaletą jest to, jak cenne jest mierzenie i rozumienie otaczającego nas świata na jak najwięcej sposobów. Gdy zdobędziesz tę podstawową wiedzę naukową, często zaskakuje, w jaki sposób ta wiedza może być przydatna ”.
Co dziwne, wciąż wymyślili więcej niż oczekiwana ilość pozytonów antymaterii, jak wcześniej informowaliśmy Natura. Ale znowu, odkrycia nie wykazały teoretycznego spadku, którego należało się spodziewać, gdyby w grę wchodziła ciemna materia. Pomimo tych niejednoznacznych wyników, jest to wciąż unikalny sposób patrzenia na trudne badania i maksymalnego wykorzystania tego, co jest pod ręką.
„Uważam, że fascynująca jest próba maksymalnego wykorzystania instrumentu astrofizycznego i myślę, że zrobiliśmy to dzięki temu pomiarowi. Bardzo satysfakcjonujące było to, że nasze podejście, choć było nowatorskie, działało tak dobrze. Poza tym naprawdę musisz iść tam, gdzie zaprowadzi Cię nauka. ” mówi Funk. „Naszą motywacją było potwierdzenie wyników PAMELA, ponieważ są one tak ekscytujące i nieoczekiwane. I jeśli chodzi o zrozumienie tego, co Wszechświat próbuje nam tutaj powiedzieć, myślę, że ważne było, aby wyniki PAMELA zostały potwierdzone przez zupełnie inny instrument i technikę. ”
Źródło oryginalnej historii: Kavli Foundation News Release. Do dalszego czytania: Pomiar oddzielnych widm elektronowych i pozytronowych za pomocą Teleskopu Wielkiego Obszaru Fermi.
