Ištarkite žodį „antimaterija“ ir iškart žmonės pagalvoja apie mokslinę fantastiką - antines visatas, degalus įmonės metmeninių greičių varikliams ir pan. Antimateriją sudaro elementarios dalelės, kurių kiekviena turi tokią pačią masę kaip ir jų atitinkami materijos ekvivalentai - protonai, neutronai ir elektronai, tačiau priešingi krūviai ir magnetinės savybės. Kai materija ir antimaterio dalelės susiduria, jos sunaikina viena kitą ir gamina energiją pagal garsiąją Einšteino lygtį, E = mc2. Tačiau antimedžiaga nėra kažkas tokio, ką galima rasti kiekvienoje kampinėje vaistinėje (ir, jei norite tęsti filmo temą, tai nėra plutonis), ir atrodo, kad jo nėra daug. Tačiau, remiantis teorija, ne visada taip buvo, ir mokslininkai naudojasi „Chandra“ rentgeno spindulių observatorija, siekdami medžioti antimedžiagos, esančios labai ankstyvoje visatoje, įrodymus. Ir tai nėra lengvas darbas ...
Remiantis Didžiojo sprogimo modeliu, netrukus po didžiojo sprogimo Visata buvo praplatėjusi tiek materijos, tiek antimaterijos dalelėmis. Didžioji šios medžiagos dalis sunaikinta, tačiau kadangi materijos buvo šiek tiek daugiau nei antimedžiagos - mažiau nei viena dalis milijardo, tik materija liko užmiršta, bent jau vietinėje visatoje.
Manoma, kad antimedžiagos pėdsakai susidaro dėl galingų reiškinių, tokių kaip reliatyvistinės purkštukai, varomi juodosiomis skylėmis ir pulsarais, tačiau įrodymų apie antimaterijos likučius iš kūdikių Visatos dar nėra.
Kaip galėjo išlikti koks nors pirmykštis antimaterija? Tikimasi, kad po didžiojo sprogimo buvo nepaprastas laikotarpis, vadinamas infliacija, kai Visata eksponentiškai išsiplėtė vos per sekundės dalį.
„Jei prieš infliaciją materijos ir antimaterijos gumulėliai egzistuotų greta vienas kito, dabar juos galėtų atskirti daugiau nei stebimos Visatos mastai, todėl mes niekada jų nepamatysime susitikę“, - sakė Gary Steigmanas iš Ohajo valstijos universiteto, kuris vedė. tyrimas. „Tačiau jie gali būti atskirti mažesnėmis skalėmis, tokiomis kaip superklasteriai ar klasteriai, o tai yra daug įdomesnė galimybė“.
Tokiu atveju susidūrimai tarp dviejų galaktikų klasterių, didžiausių gravitacijos būdu surištų struktūrų Visatoje, gali parodyti antimaterijos požymius. Rentgeno spinduliuotė parodo, kiek karštų dujų yra tokiame susidūrime. Jei kai kurios iš abiejų grupių sankaupų esančios dujos turi antimaterijos dalelių, jos sunaikinamos, o rentgeno spindulius lydi gama spinduliai.
Steigmanas panaudojo duomenis, kuriuos surinko „Chandra“ ir dabar debiutavo „Compton Gamma“ spindulių observatorijoje, kad ištirtų Kulkų spiečius, kur du dideli galaktikų spiečiai susidūrė vienas su kitu nepaprastai dideliu greičiu. Iš gana artimo atstumo ir esant palankiai šoninei orientacijai į žemę, žiūrint iš Žemės, kulkų spiečius yra puiki bandymo vieta antimedžiagos signalui ieškoti.
Peržiūrėkite šią labai madingą galaktikų klasterių, sudužusių vienas su kitu, animaciją.
„Tai yra didžiausias mastas, per kurį kada nors buvo atliktas antimedžiagos testas“, - sakė Steigmanas, kurio darbas buvo paskelbtas „Cosmology and Astroparticle Physics“ žurnale. „Aš norėčiau sužinoti, ar gali būti kokių nors galaktikų grupių, sudarytų iš didelio kiekio antimaterijos.“
Stebimas „Chandra“ rentgeno spindulių kiekis ir gautų spindulių neaptikimas iš „Compton“ duomenų rodo, kad antimaterijos dalis kulkos spiečiuje yra mažesnė nei trys dalys milijonui. Be to, „Bullet Cluster“ susijungimo modeliavimas rodo, kad šie rezultatai paneigia bet kokį didelį antimaterijos kiekį maždaug 65 milijonų šviesmečių skalėje - tai yra pradinis dviejų susidūrusių grupių atskyrimas.
„Medžiagos ir antimedžiagos susidūrimas yra pats efektyviausias energijos generavimo procesas Visatoje, tačiau jis gali neįvykti labai dideliais masteliais“, - teigė Steigmanas. „Tačiau aš dar neatsisakau, nes ketinu pažvelgti į kitas neseniai atrastas susidūrusių galaktikų grupes“.
Visatoje atradę antimateriją, mokslininkai gali pasakyti, kiek laiko truko infliacija. „Sėkmė šiame eksperimente, nors ir buvo labai ilga, išmokys mus daug ką apie ankstyviausius Visatos etapus“, - sakė Steigmanas.
Steigmanas nustatė griežtesnius antimaterijos buvimo mažesniuose mastuose apribojimus, žvelgdamas į pavienes galaktikų grupes, kuriose nėra tokių didelių naujausių susidūrimų.
Šaltinis: Chandra / Harvard
