Antimadde parçacıkları yok edilmeden galaksiyi geçebilir


CERN’in parçacık çarpıştırıcısındaki deneyler, uzak uzayda karanlık madde tarafından yaratılan antihelyum parçacıklarının onu Dünya’ya getirebileceğini gösteriyor.

Fizik


12 Aralık 2022

Uzayda karanlık enerji ve antimadde

Karanlık madde, galaksiyi geçmek için yeterince yüksek enerjiye sahip antimadde üretebilir.

sakkmesterke/Alamy

Uzaktaki antimaddeyi bulmak zor olmalı. Normal maddeyle karşılaştığında yok olur – ve ne kadar çok uzaydan geçerse, bu parçacıkların sonlarına ulaşma şansları o kadar artar. Ancak bir parçacık çarpıştırıcısında yapılan bir deney, bazı antimadde parçacıklarının galaksimizde yok olmadan seyahat edebileceğini gösteriyor.

Uzayda, helyum atomlarının çekirdeklerinin antimadde versiyonunun – antihelyum çekirdeklerinin – kozmik ışınlar serbest yüzen atomlarla çarpıştığında oluştuğu düşünülüyor. Teoriler, evrenin çoğunu dolduran gizemli bir madde olan karanlık madde parçacıklarının birbirleriyle yok olmasıyla da ortaya çıktıklarını öne sürüyor. Bu tür imhalarda yapılan antinükleuslar tespit edilirse, karanlık maddenin yeni özelliklerini ortaya çıkarabilirler.

Stefan Königstorfer Almanya’daki Münih Teknik Üniversitesi’nden ve Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’ndaki (LHC) meslektaşları, uzayda yaratılan karşı çekirdeklerin Dünya’nın çevresindeki dedektörlere sağlam bir şekilde ulaşıp ulaşamayacağını görmek istediler.

İlk olarak, bir parçacık çarpıştırıcısının içindeki normal maddeye çarptıklarında kaç antihelium çekirdeğinin yok edildiğini ölçtüler. İsviçre’deki CERN parçacık fiziği laboratuvarındaki ALICE detektörünü kullanarak, hem helyum çekirdeği hem de antihelyum çekirdeği üreten çok yüksek enerjili protonların ve yüklü atomların çarpışmalarını analiz ettiler. Her ikisi de eşit sayıda üretilmelidir, bu nedenle araştırmacılar, ALICE (Büyük İyon Çarpıştırıcısı Deneyi) detektörünü oluşturan çelik, karbon ve diğer malzemelere karşı kaç tane antinükleusun yok edildiğini anlamak için kaç tane çekirdeğin hayatta kaldığını saydılar.

Königstorfer, bu “yok olma olasılığını” antimaddenin galaksimizin merkezi gibi uzak uzaydan Dünya’ya doğru yolculuğunun bir bilgisayar simülasyonunda kullandıklarını söylüyor. Karanlık madde tarafından yaratılan antinükleus simülasyonları, bu tür parçacıkların yaklaşık yarısının, binlerce trilyon kilometre kat ettikten sonra bile Dünya’nın yakınında zarar görmeden tespit edilebileceğini gösterdi.

Araştırmacılar ayrıca, evrende daha az yerde oluştuğu ve tipik olarak karanlık madde tarafından yaratılanlardan daha yüksek enerjilere sahip olduğu teorize edilen kozmik ışınlar tarafından yaratılan antinüklei simüle ettiler. Yalnızca en enerjik olanlarının yüksek sayılarda Dünya’ya ulaşacağını keşfettiler.

Bu, Dünya’da tespit ettiğimiz herhangi bir düşük enerjili antihelium çekirdeğinin büyük olasılıkla karanlık maddeden geldiğini gösteriyor, diyor. Jonas Tjemsland Norveç Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nde.

“Bu deney, herhangi bir astrofiziksel nesne herhangi bir nedenle antihelium üretirse, onu standart dedektörlerle Dünya’nın yakınında tespit edebileceğimizi söylüyor. Ve sinyal-gürültü oranı, karanlık madde için çok yüksek olacak” diyor. Tim Linden İsveç’teki Stockholm Üniversitesi’nde.

Karşıt çekirdeklerin yıldızlararası madde ile nasıl etkileşime girdiğini anlamak bulmacanın bir parçası, ancak LHC bunların nasıl oluştuğunu da araştırabilir, diyor. Stefano Profumo Kaliforniya Üniversitesi, Santa Cruz’da. Bunu daha iyi anlamanın, araştırmacıların karanlık madde teorilerine ince ayar yapmalarına yardımcı olabileceğini söylüyor.

Königstorfer ve meslektaşları şimdi bu tür deneyler planlıyorlar. Uluslararası Uzay İstasyonundaki Alfa Manyetik Spektrometre deneyi, antinükleileri şimdiden saptayabilir ve başka bir detektör, Genel AntiPartikül SpektrometresiAntarktika üzerinde bir balonla taşınan , yakında fırlatılacak.

Dergi referansı: Doğa, DOI: 10.1038/s41567-022-01804-8

Bu konularda daha fazlası:



Kaynak : https://www.newscientist.com/article/2351056-antimatter-particles-could-cross-the-galaxy-without-being-destroyed/?utm_campaign=RSS%7CNSNS&utm_source=NSNS&utm_medium=RSS&utm_content=home

Yorum yapın

SMM Panel PDF Kitap indir