Spory nadmiar pozytonów - cząstek antymaterii, które są alter ego elektronów w świecie antymaterii - wykrył detektor AMS na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. To może być namacalny dowód na to, że tajemnicza ciemna materia rzeczywiście istnieje.
O odkryciu poinformowali w środę fizycy na seminarium w ośrodku jądrowym CERN pod Genewą. Magnetyczny Spektrometr Alfa (AMS) został zbudowany kosztem 1,6 mld dol. i przed dwoma laty umieszczony na orbicie. Mierzy promieniowanie kosmiczne, czyli wysokoenergetyczne cząstki przemierzające przestrzeń kosmiczną, zanim zderzą się z ziemską atmosferą.
Wielu naukowców uważa, że to ten detektor dostarczy wreszcie pierwszych konkretnych informacji dotyczących ciemnej materii. Na jego pierwsze wskazania niecierpliwie czekano, bo apetyt na jakiekolwiek wieści o tej tajemniczej substancji jest ogromny i dotąd niezaspokojony.
Ta materia wymykała się dotąd wszelkim poszukiwaniom. Wiadomo tylko, że nie świeci i nie pochłania światła, jest całkowicie niewidoczna. A jest jej we Wszechświecie - bagatela - blisko siedem razy więcej niż atomów, z których jesteśmy zbudowani my sami i wszystko to, co nas otacza. Co więcej, gromadzi się ona w tych samych miejscach, gdzie zwykłe gwiazdy, planety i obłoki gazów międzygwiazdowych, czyli w galaktykach i wokół nich. W zasadzie jest nawet na odwrót. To nasza materia gromadzi się tam, gdzie jest ta ciemna.
Większość modeli ewolucji kosmosu zakłada dziś, że to ciemna materia tworzyła potężne włókna i grona, które grawitacyjnie ściągnęły świecącą materię i ułatwiły jej sformowanie widocznych galaktyk i gromad.
Jednym słowem, wszystko to, co świeci i przez teleskopy jest widzialne w kosmosie, można porównać do świecidełek rozwieszonych na rozległym rusztowaniu z niewidocznej ciemnej materii.
To rusztowanie astrofizycy widzą nie tylko oczami wyobraźni. Ciemna materia swą wielką masą wpływa na ruch galaktyk, a także zakrzywia światło z odległych gwiazd. Wszystko to mierzono i obserwowano od wielu lat (jako pierwszy już w 1932 r. robił to astronom Fritz Zwicky).
Ale z czego jest złożona ta substancja?
Jak jej dotknąć? Hipotez jest prawie tyle, ilu fizyków zajmujących się tą zagadką. Niektórzy zresztą twierdzą, że nie ma żadnej ciemnej materii, a wszystkie obserwacje galaktyk będą do siebie pasować, jak tylko odpowiednio zmodyfikujemy prawo ciążenia.
Większość jednak uważa, że mamy do czynienia z nieznanymi jeszcze cząstkami elementarnymi, które zresztą zrazu ochrzczono mianem WIMP, co jest skrótem od "słabo oddziałujące masywne cząstki", co znakomicie oddaje naszą skąpą o nich wiedzę. Bo gdyby oddziaływały "silnie", to już dawno dałyby o sobie znać dociekliwym naukowcom w laboratoriach.
W wielu eksperymentach na całym świecie od dawna szuka się cząstek WIMP. Skoro są w naszej galaktyce, to przelatują też przez Układ Słoneczny i Ziemię - więc przynajmniej teoretycznie od czasu do czasu powinny się zderzać z naszymi atomami.
Fizycy umieszczają więc swoje detektory gdzieś pod grubą warstwą ziemi - żeby odsiać zwykłe promieniowanie z atmosfery i kosmosu - i wypatrują takich rzadkich kolizji. Na przykład Włosi, którzy trzymają swoją aparaturę w tunelu pod masywem Gran Sasso w Apeninach, w 2000 roku ogłosili, iż natrafili na ślad WIMP-ów, ale do dziś nie zostało to potwierdzone.
Innym kierunkiem poszukiwań są pomiary promieniowania kosmicznego. Hipotezy mówią, że cząstki ciemnej materii powinny się rozpadać lub anihilować z sobą nawzajem, czego ubocznym produktem byłyby cząstki i antycząstki znanej nam materii, a także jądrowe promieniowanie gamma. Wszelkie anomalie w promieniowaniu kosmicznym mogłyby być sprawką ciemnej materii.
Rzeczywiście od 20 lat fizycy mierzą nadwyżkę pozytonów (antyelektronów) w promieniowaniu kosmicznym, co może być odciskiem palca ciemnej materii. Ale nie musi.
Magnetyczny Spektrometr Alfa został wysłany w kosmos po to, żeby rozstrzygnąć sprawę.
Będziemy wiedzieć za kilka miesięcy.
W środę w ośrodku CERN pod Genewą prof. Samuel Ting, szef eksperymentu AMS, ogłosił pierwsze wyniki pomiarów. Niebawem zostaną opublikowane w "Physical Review Letters".
Potwierdziło się to, że strumień promieniowania kosmicznego niesie nadwyżkę pozytonów. Detektor zarejestrował 400 tys. pozytonów o energiach pomiędzy 0.5 GeV a 350 GeV, zaobserwowano wzrost udziału pozytonów pomiędzy 10 GeV a 250 GeV.
Co więcej, dane nie wskazują na jakikolwiek wyróżniony kierunek, z którego te cząstki przylatują. - Obserwacje te są zgodne z hipotezą o pochodzeniu kosmicznych pozytonów z anihilacji ciemnej materii - mówił prof. Ting. Dodał jednak, że wciąż jeszcze nie wystarczają do wykluczenia innych scenariuszy. Być może pozytony pochodzą z pulsarów rozrzuconych wokół galaktyki.
- W ciągu najbliższych miesięcy AMS da nam ostateczną odpowiedź na pytanie, czy pozytony potwierdzają istnienie ciemnej materii, czy też pochodzą z innego źródła - zapowiedział uczony.
źródło: wyborcza.pl
