Jsou antičástice v atmosféře projevem temné hmoty?

5. duben 2009 | 06.00 |

PamelaOd poloviny roku 2006 obíhá ve výškách mezi 350 až 610 km kolem Země družice PAMELA (Payload for Antimatter/Matter Exploration and Light-nuclei Astrophysics). Na jejím vzniku se podílela ruská výzkumná pracoviště, Ruská vesmírná agentura, italský Národní ústav jaderné fyziky, se spoluúčastí vesmírných agentur a univerzit v Německu, Švédsku a v Itálii.
Měření sondy byla konečně publikována v podobě analýzy  naměřeného počtu detekovaných elektronů a jejich antičástic – pozitronů.  Přístroje umístěné na sondě PAMELA odhalily překvapivě vysoké množství pozitronů v atmosféře Země.

Pozitrony sice tvoří velmi malou část kosmického záření, ale přesto mohou být jedním z klíčů odhalení otázky, co tvoří temnou hmotu ve vesmíru. Vesmír se totiž podle dosavadních vědeckých teorií skládá z asi 72 % temné energie, 23 % temné hmoty a pouze 5 % tvoří v podstatě námi viditelný zbytek vesmíru. Temná hmota je pro nás velmi nenápadná, nedá se dost dobře detekovat a na sebe upozorňuje zatím jen gravitačními účinky. O její podstatě se toho moc neví.

O vysvětlení podstaty temné hmoty se vědci pokouší různými způsoby: pomocí částic či hypotetických částic, které vyprodukovala teorie supersymetrie, či teorie Kaluza – Klein, přes slabě interagující hmotné částice (WIMPs-y), neutrina, až po objekty typu MACHOs (nepozorovatelné planety, vyhasnuté chladné hvězdy, menší osamocené černé díry apod.). 
Některé z těchto částic by měly být detekované nepřímo – pomocí produktů jejich rozpadu nebo anihilace. Mezi nimi by se mohly vyskytovat i částice antihmoty – pozitrony a antiprotony. Už třetí rok je, spolu s dalšími ionizovanými energetickými částicemi, v horních vrstvách atmosféry loví sonda PAMELA.

Pozitrony vznikají při vzájemných srážkách částic kosmického záření s částicemi mezihvězdného plynu. Tento způsob jejich vzniku se označuje jako jejich sekundární zdroj. Jako primární zdroj pozitronů jsou zřejmě pulsary a takzvané mikrokvasary, nebo právě anihilace temné hmoty. Podle teoretických modelů poměr pozitronů k celkovému součtu pozitronů a elektronů (tj. poměr (e+) / ((e+) + (e−)) může indikovat přítomnost těchto primárních zdrojů – teda i temné hmoty. Pokud totiž vznik pozitronů má na svědomí kosmické záření (sekundární zdroj), potom by podíl pozitronů v celkovém součtu ((e+) + (e−))  měl se zvyšující se energií částic klesat. 

Už i předchozí výzkumy naznačily, že opak je pravdou a zaznamenaly zvýšení počtu pozitronů v rozsahu energií 300 až 600 GeV. PAMELA se zabývá nižšími energiemi v rozsahu 1,5 až 100 GeV, kde byl pozorovaný podobný až desetinásobný vzestup. Zřejmě  je zde nevyhnutelná existence primárního zdroje, či už astrofyzikálního objektu, nebo anihilující temné hmoty.

Sonda PAMELA, původně konstruovaná na tříletou činnost, si svoji pracovní aktivitu prodlouží minimálně do konce letošního roku, což umožní vědcům doplnit údaje i pro vyšší rozsah energií – až do 300 GeV. Možná to více napoví o zdroji zvýšeného toku pozitronů, zejména pokud se v energetickém spektru odhalí maxima, které některé teorie o podstatě temné hmoty předpokládají.

Zpět na hlavní stranu blogu

Hodnocení

1 · 2 · 3 · 4 · 5
známka: 0.00 (0x)
známkování jako ve škole: 1 = nejlepší, 5 = nejhorší

Komentáře