Обнаруженный МКС антигелий может опровергнуть Стандартную модель

На модерации Отложенный

Частицы антиматерии, обнаруженные на Международной космической станции (МКС), могут быть доказательством неизвестной физики.

Все элементарные частицы имеют соответствующие античастицы с противоположными электрическими зарядами (антиматерия), которые аннигилируют друг с другом при контакте. Теория предполагает, что антиматерия редка и скоротечна, иначе бы Вселенная была уничтожена вскоре после Большого взрыва.

У ученых есть несколько способов наблюдать антиматерию. Во-первых, ускорители частиц могут генерировать античастицы посредством столкновений протонов и электронов. Также античастицы могут быть пойманы специальными детекторами, изучающими взрывы сверхновых, однако они обычно дают только отдельные античастицы, такие как позитроны (антиэлектроны) и антипротоны.

Но восемь лет назад альфа-магнитный спектрометр (AMS-02) на борту МКС, возможно, обнаружил 10 ядер антигелия. Эти ядра состояли из двух антипротонов и одного или двух антинейтронов (для версий антигелия-3 и антигелия-4 соответственно). Если это подтвердится в ходе дальнейшего анализа, открытие бросит вызов Стандартной модели физики элементарных частиц.

Согласно Стандартной модели, для создания антигелия-4 необходимо, чтобы не менее трех или четырех антипротонов и антинейтронов двигались достаточно медленно и близко, поясняет соавтор нового исследования Майкл А. Феддерке, научный сотрудник-постдокторант Института теоретической физики Периметра в Канаде. Исходя из этих требований, один антигелий-4 будет приходится на каждые 10 000 антигелиев-3.

«Но AMS-02 зафиксировал, что один антигелий-4 приходился всего на 2-3 антигелия-3,» - говорит Феддерке.

Это противоречит тому, что предсказывает Стандартная модель.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Physical Review D, команда попыталась объяснить такое несоответствие с помощью гипотетических объектов, называемых огненными шарами. Эти огненные шары могут быть результатом гипотетических явлений, например, столкновения чрезвычайно плотных сгустков темной материи — загадочной субстанции, которая составляет около 80% материи Вселенной, но не взаимодействует со светом, поэтому не может наблюдаться напрямую.

«Огненный шар — это плотная область пространства, содержащая большое количество античастиц, — поясняет соавтор исследования Анубхав Матур, докторант Университета Джонса Хопкинса. - После образования он расширяется со скоростью, близкой к скорости света, высвобождая антипротоны, антинейтроны и антигелий в окружающую среду».

Исследователи смоделировали огненные шары разных размеров и структуры. Они обнаружили, что если огненные шары были большими объектами, состоящими из множества частиц темной материи, то количество ядер антигелия, которое производят такие шары, хорошо соответствует предварительным результатам, обнаруженным на борту МКС.

Теперь эти многообещающие результаты предстоит перепроверить в дальнейших исследованиях, что подтвердит или опровергнет гипотезу.

«Мы с нетерпением ждем, когда AMS-02 завершит анализ потенциальных антигелиевых событий», — заключает Феддерке.

В конце 2024 года, в рамках проекта General AntiParticle Spectrometer (GAPS), над Антарктидой будет запущен воздушный шар для обнаружения космических лучей антиматерии, включая ядра антигелия, что также поможет пролить свет на обоснованность «гипотезы огненных шаров».