Восемь лет назад на МКС нашли частицы антиматерии, а теперь ученые говорят о новой физике

Таинственное открытие и возможная неизвестная физика

Частицы, антиматериальные противоположности ядер гелия, могли быть образованы так называемыми "космическими огненными шарами", как их назвали ученые. Физики не могут объяснить, как эти огненные шары образовались, используя общепринятую Стандартную модель, которая описывает всю известную нам коллекцию субатомных частиц.

Смотрите также Бывшие руководители космических агентств призывают не уничтожать МКС: какая альтернатива

Все элементарные частицы имеют соответствующие античастицы с противоположными электрическими зарядами, которые при столкновении аннигилируют (уничтожают) друг друга. Теория предполагает, что половина материи во Вселенной должна была бы состоять из антиматерии, что означало бы, что Вселенная уничтожила бы себя сама вскоре после Большого взрыва. Но этого, как можно понять, не произошло, а сама антиматерия во Вселенной является дефицитной и скоротечной. Хотя ускорители частиц могут генерировать мелкие античастицы из-за столкновения протонов и электронов, а специальные детекторы наблюдают античастицы от высокоэнергетических космических столкновений, например, от взрывов сверхновых, они обычно дают лишь единичные элементы, такие как позитроны (антиэлектроны) и антипротоны.

Однако альфа-магнитный спектрометр (AMS-02) на борту МКС обнаружил около 10 ядер антигелия восемь лет назад. Эти ядра состояли из двух антипротонов и одного или двух антинейтронов (для версий антигелия-3 и антигелия-4 соответственно). Если открытие будет подтверждено дальнейшим анализом, оно бросит вызов Стандартной модели физики элементарных частиц.

Согласно Стандартной модели, создание антигелия-4 требует, чтобы по крайней мере три или четыре антипротона и антинейтрона находились достаточно близко друг к другу и двигались достаточно медленно, чтобы слипнуться, сообщил соавтор исследования Майкл А. Феддерке из Института теоретической физики "Периметр" в Канаде. Исходя из этих требований, один антигелий-4 будет производиться на каждые 10 000 антигелия-3.

Самое интересное в событиях-кандидатах AMS-02 заключается в том, что данные, похоже, согласуются примерно с одним событием антигелия-4 на каждые два-три события антигелия-3. Это намного больше, чем предполагает Стандартная модель,
– говорит Феддерке.

В новом исследовании, опубликованном 21 июня в журнале Physical Review D, команда попыталась объяснить это расхождение с помощью гипотетических объектов, которые называются огненными шарами. Эти огненные шары могут возникать вследствие ненаблюдаемых ныне явлений, таких как столкновение чрезвычайно плотных сгустков темной материи – загадочного невидимого вещества, которое по предположениям составляет около 80% материи Вселенной, но не взаимодействует со светом, поэтому не может быть непосредственно наблюдаемым.

"Огненный шар – это плотная, энергичная область пространства, содержащая большое количество античастиц. После образования он расширяется со скоростью, близкой к скорости света, выпуская в окружающую среду антипротоны, антинейтроны и антигелий. Антиядра впоследствии вылетают наружу, и некоторые из них достигают Земли, где их можно обнаружить", – объясняет соавтор исследования Анубхав Матур из Университета Джона Хопкинса.

Исследователи смоделировали огненные шары разных размеров и поведения. Они обнаружили, что если огненные шары были большими, "составными" объектами, состоящими из многих частиц темной материи, то количество ядер антигелия, которые они образовывали, хорошо согласовывалось с предыдущими результатами, обнаруженными на борту МКС.

Смотрите также Это меняет все: ученые шокированы открытием "темного кислорода", что мог сыграть роль в зарождении жизни

Хотя эти выводы являются многообещающими, они все еще являются предварительными и требуют дальнейшей проверки. Будущие исследования помогут определить, ли их гипотеза правильная.

Кстати, пролить свет на этот вопрос также имеет шансы проект "Общий спектрометр античастиц" (GAPS), в рамках которого в конце этого года над Антарктидой будет запущен аэростат для обнаружения космических лучей антивещества, в том числе ядер антигелия.