Antihelium, Karanlık Madde Arayışında Umut Sunuyor

Birkaç sene Daha önce, fizikçi Ivan Vorobyev’in Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’ndaki ekibi, antihelyum olarak bilinen egzotik bir antimadde biçimi üretmeye başladı. Antimadde, normal maddeyle karşılaştığında yok olan, yakalanması zor bir maddedir ve antihelium, parti balonlarında bulduğunuz şey olan klasik helyum atomunun antimadde ikizidir. Hiçbir insan Dünya’da doğal olarak oluşan bir antihelyum parçacığını kesin olarak bulamamış olsa da, fizikteki en büyük olağanüstü gizemlerden birini yanıtlamanın anahtarı olabilir: karanlık maddenin doğası.

Bu canavar Dünya’da nadir olsa da fizikçiler, evrendeki maddenin yüzde 85’ini oluşturan görünmez bir madde olan karanlık maddenin bozunmasıyla oluşan galaksimizde bolca bulunabileceğini düşünüyor. Pazartesi günü, Vorobyev’in ekibi yaklaşık 18.000 antihelium çekirdeği ürettiklerini ve daha da önemlisi, sonuçlarını Dünya tabanlı dedektörlerin uzaydan sürüklenen antihelium’u yakalama ihtimalini hesaplamak için kullandıklarını ve bunun karanlığın varlığına işaret edebileceğini duyurdu. Önemli olmak.

2016 ve 2018 yılları arasında Vorobyev’in ekibi, LHC’nin Cenevre merkezli 16 millik halkasında bir milyardan fazla parçacığı parçaladı. İki tür parçacık çarpışması gerçekleştirdiler: protonlarla protonlar ve pionlar, kaonlar ve daha fazla proton gibi sayısız yeni parçacığı yeniden biçimlendirmek için parçalanan kurşun iyonlarıyla kurşun iyonları. Enkazın kaydedilmesi petabaytlarca veri gerektiriyordu – bu, binlerce taşınabilir sabit disk demekti. Sonra onu elemeye başladılar. Projeyi yürüten ALICE işbirliğinin bir üyesi olan Vorobyev, “Yalnızca bizim için ilginç olan kısmı filtreledik” diyor. (Kısaltma, Büyük Bir İyon Çarpıştırıcısı Deneyi anlamına gelir.)

Spesifik olarak, Vorobyev’in ekibi, antihelyum-3 olarak bilinen, iki antiproton ve bir antinötrondan oluşan antiparçacığın bir versiyonu üzerinde odaklandı. Vorobyev’in ekibi, antihelyum-3’ü ilk yaratan kişi değil: Bilim adamları, antiparçacığı ilk kez 1970 yılında bir çarpıştırıcıda üreterek gözlemlediler. Yine de, hiç kimse onu doğada kesin olarak yakalamadı. Antimadde gezegenimizde doğal olarak oluşurken, genellikle antihelyumdan binlerce kat daha az kütleli olan elektronların antimadde muadili olan pozitronlar gibi hafif parçacıklardan oluşur. Ancak antihelyum-3 nispeten ağırdır ve antimadde parçacığı ne kadar ağırsa, o kadar nadiren üretilir. Vorobyev, “Ağır iyonları çarpıştırırsanız, her ek nükleon size yaklaşık 300 veya 400 faktöre mal olur” diyor. “Bu, sonraki her çekirdeğin bir öncekinden 350 kat daha az üretileceği anlamına geliyor.”

Fizikçiler, karanlık maddenin varlığını galaksilerin dönüşü üzerindeki yerçekimi etkisinden çıkarsalar da, hala onun neyden yapıldığını bilmiyorlar. Hipotezler, kara delikler kadar ağır ve bir elektronun kütlesinin 100 milyonda biri kadar hafif nesneleri içerir. Yirmi yıl önce, fizikçiler ilk önerilen Zayıf Etkileşime Giren Büyük Parçacıklar veya WIMP’ler olarak bilinen belirli karanlık madde parçacıklarının, eşit miktarlarda madde ve antimadde üretmek için anti-karanlık madde ile yok edilebileceğini. Karanlık madde yok olurken antihelyumu da fırlatırsa, bu antiparçacığı bulmak onun gerçekten var olduğuna dair bir ipucu olacaktır.

Teorik olarak, karanlık maddeyi arayan fizikçiler aslında her iki maddeyi de avlayabilirler. veya ürettiği antimadde. İsveç’teki Stockholm Üniversitesi’nden LHC deneyinde yer almayan fizikçi Tim Linden, “Birçok modelde, karanlık madde kendi antiparçacığıdır veya eşit miktarda karanlık madde ve anti-karanlık madde vardır” diyor. “Her iki durumda da, karanlık madde imhasından gelen parçacıklar kadar anti-parçacık üretme eğilimindesiniz.”