Undeva departe în univers, o stea izbucnește și începe o cascadă.
Energia și bucățile mici de materie se îndepărtează în toate direcțiile de supernova înflorită. Acestea au impact asupra planetelor și a altor stele și se prăbușesc în media interstelară, iar o mică parte din ele ajung pe Pământ.
Acestea sunt raze cosmice primare, fascicule de lumină și particule subatomice fantomate numite neutrino-uri pe care oamenii de știință le detectează cu telescoape fine și un detector ciudat, încă, îngropat sub gheața Polului Sud. Ei ajung într-un torent din toate direcțiile deodată, pe măsură ce stelele mor în tot universul.
Dar nu sunt singurele raze cosmice. Există un alt tip, mai dificil de detectat și misterios.
Atunci când razele cosmice primare se ciocnesc cu media interstelară - chestii necunoscute, de nevăzut între stele - că mass-media prinde viață, trimițând propriile fluxuri de particule încărcate în spațiu, a declarat Samuel Ting, profesor de fizică la Massachusetts Institute of Technology, care a câștigat. Premiul Nobel, în 1976, pentru descoperirea primei dintre o nouă și ciudată clasă de particule formată atât din materie cât și din antichitele antichitrice.
Și într-o nouă lucrare publicată pe 11 ianuarie în revista Physical Review Letters, Ting și colegii săi au trasat mai departe exact ce sunt acele particule și cum se comportă. Mai exact, cercetătorii au descris sarcinile și spectrele particulelor de nucleu de litiu, beriliu și bor care se trântesc în atmosfera Pământului - bazându-se pe rezultate anterioare care descriu sarcinile și spectrele razelor de heliu, carbon și oxigen.
"Pentru a studia acestea, trebuie să puneți un dispozitiv magnetic în spațiu, deoarece pe sol, razele cosmice încărcate sunt absorbite de cei 100 de kilometri de atmosferă", a spus Ting pentru Live Science.
Rezultatele acestei lucrări sunt punctul culminant al mai mult de două decenii de muncă, datând de la o întâlnire din mai 1994, când Ting și alți câțiva fizicieni au mers să-l viziteze pe Daniel Goldin, apoi administratorul NASA. Obiectivul: să-l convingă pe Goldin să pună un magnet pe Stația Spațială Internațională (ISS), care ar începe construcția patru ani mai târziu, în 1998. Fără magnet, particulele cosmice ar trece pur și simplu prin detectori într-o linie dreaptă, dând nu informații despre proprietățile lor, a spus Ting.
Goldin „a ascultat cu atenție”, a spus Ting. "El a spus că aceasta este o idee bună de experiment pentru stația spațială. Dar nimeni nu a pus vreodată un magnet în spațiu, deoarece un magnet în spațiu - pentru că interacționează cu câmpul magnetic al Pământului - va produce un cuplu, iar stația spațială va pierde controlul. . Este exact ca o busolă magnetică. "
Pentru a evita răsucirea ISS din cer, Ting și colaboratorii săi au construit Alpha Magnetic Spectrometer (AMS): un detector de particule la fel de precis ca cei de la Fermilab și CERN, dar miniaturizat și plasat în interiorul unui tub magnetic gol. În mod critic, cele două jumătăți ale tubului au polarități inversate, astfel încât cuplă stația spațială în direcții opuse, anulându-se una pe alta, a spus Ting.
În 2011, AMS a călătorit în spațiul navetei spațiale Endeavour, a doua misiune a ambarcațiunii. Și pentru o mare parte din ultimul deceniu, AMS a detectat în tăcere 100 de miliarde de raze cosmice.
În cele din urmă, Ting și echipa sa speră să folosească aceste date pentru a răspunde la întrebări foarte specifice despre univers, a spus el. (Deși poate răspunde și la întrebări mai banale, cum ar fi ce particule ar putea să-i atașeze pe astronauți în drumul lor către Marte.)
"Oamenii spun," media interstelară ". Ce este media interstelară? Care este proprietatea? Nimeni nu știe cu adevărat", a spus Ting. "Nouăzeci la sută din materia din univers pe care nu o puteți vedea. Și, prin urmare, o numiți materie întunecată. Și întrebarea este: Ce este materia întunecată? Acum, pentru a face acest lucru, trebuie să măsurați foarte precis positroni, antiprotoni, anti -helium și toate aceste lucruri. "
Ting a spus că, prin măsurători atente ale materiei și antimateriei care ajung în razele cosmice secundare, speră să ofere teoreticienilor instrumentele necesare pentru a descrie materia nevăzută din univers - și prin descrierea respectivă, dați seama de ce universul este făcut din materie la toate, și nu antimaterie. Mulți fizicieni, inclusiv Ting, consideră că materia întunecată ar putea fi cheia pentru rezolvarea acestei probleme.
"La început, trebuie să existe o cantitate egală de materie și antimaterie. Așadar, întrebările: De ce universul nu este făcut din antimaterie? Ce s-a întâmplat? Există anti-heliu? Anti-carbon? Anti-oxigen? Unde sunt ei?"
Live Science a adresat o serie de teoreticieni care lucrează asupra materiei întunecate pentru a discuta despre lucrarea lui Ting și această lucrare și mulți au avertizat că rezultatele AMS nu au aruncat încă multă lumină asupra acestui subiect - în mare parte pentru că instrumentul nu a făcut încă măsurători ferme de spațiu spațial. antimaterie (deși au fost câteva rezultate promițătoare timpurii).
„Cum se formează și se propagă razele cosmice este o problemă fascinantă și importantă care ne poate ajuta să înțelegem mediul interstelar și potențial chiar și explozii de mare energie în alte galaxii”, a scris Katie Mack, astrofizician la Universitatea de Stat din Carolina de Nord, a adăugat într-un e-mail, adăugând că AMS este o parte critică a proiectului respectiv.
Este posibil ca AMS să obțină rezultate antimateriale mai importante, verificate, a spus Mack sau că detectările de materie - precum cele descrise în această lucrare - îi vor ajuta pe cercetători să răspundă la întrebări despre materia întunecată. Dar asta nu s-a întâmplat încă. "Dar pentru căutarea materiei întunecate", a spus ea pentru Live Science, "cel mai important este ceea ce experimentul ne poate spune despre antimaterie, pentru că materia întunecată se anihilează în perechi de materie-antimaterie, care este semnalul cheie căutat. "
Ting a spus că proiectul ajunge acolo.
"Măsurăm pozitronii. Și spectrul arată foarte mult ca spectrul teoretic al materiei întunecate. Dar avem nevoie de mai multe statistici pentru a confirma, iar rata este foarte mică. Deci, trebuie doar să așteptăm câțiva ani", a spus Ting.
