Сообщения о 10 ядрах антигелия, столкнувшихся МКС, вдохновили физиков-теоретиков на предположения, выходящие за пределы имеющихся научных моделей.

Хотя небольшая кучка космических частиц с первого взгляда не кажется чем-то необычным, признаки антигелиевого «дождя» достаточно странные, чтобы исследователи отнеслись к событию как к ливню в пустыне. Исследование опубликовано в Physical Review.

В недавно опубликованном анализе ученые из Периметрического института теоретической физики (Perimeter Institute for Theoretical Physics) в Канаде и Университета Джона Хопкинса в США приводят аргументы в пользу рассмотрения физики за пределами Стандартной модели, предполагая участие темной материи.

С 2011 года на борту Международной космической станции находится альфа-магнитный спектрометр (AMS-02), который зафиксировал более 200 млрд событий, связанных с космическим излучением. Большинство из зафиксированных частиц были обычными, но некоторые еще неопубликованные отчеты свидетельствуют, что десять из них были совсем не типичными — они состояли из пар антипротонов, соединенных с одним или двумя антинейтронами.

Каждая элементарная частица «обычной» материи, такая как электроны, нейтрино и кварки, имеет соответствующего двойника с такими же свойствами, но противоположным зарядом — античастицу. Античастицы, такие как позитроны, антинейтрино и антикварки, должны были выйти из Большого взрыва в таком же количестве, как электроны, нейтрино и кварки, которые бы аннигилировали друг с другом. Тот факт, что Вселенная состоит из гораздо большего разнообразия форм материи, чем электромагнитное излучение, говорит, что люди что-то не совсем понимают в балансе первоначального вещества и антивещества.

Подобно тому, как ученые производят антивещество, используя ускорители частиц, природа продолжает выделять антипротоны и антинейтроны во время катаклизмов с высокой энергией. Часть из них избегает аннигиляции, путешествует по космосу и фиксируется на Земле или возле нее.

Данные AMS-02 включали антипротоны и антинейтроны в форме ядер антигелия — редкое сочетание, которое требует, чтобы античастицы двигались медленно и были плотно упакованы, чтобы дать субатомным частицам возможность соединиться.

Интересно, что для каждого ядра антигелия с двумя антинейтронами, изотопа под названием антигелий-4, было два с одним антинейтроном: антигелий-3. Полагаясь исключительно на имеющуюся физику, ученые рассчитали соотношение изотопов 10 000 к одному.

То, что создало два образца изотопа антиматерии и направило их в нашу сторону, отличалось от известных процессов. Начальные условия требовали, чтобы субатомные строительные блоки двигались невероятно медленно, прежде чем они были выброшены в пространство. Одной из возможностей может быть распад пока неизвестной частицы, которую можно даже квалифицировать как темную материю.

Исследователи предполагают, что невероятно горячая концентрация плазмы с быстрым ростом, созданная из известных частиц, может обеспечить как толчок, так и правильное соотношение ядер антигелия.

Хотя подобные «огненные шары» никогда не наблюдались, они могут возникать при столкновениях между массами темной материи, которые содержат достаточное количество антикварков.

Второй возможный сценарий касается так называемых «темных карликов». Эти гипотетические шары темных фотонов, темных электронов и темных нейтронов также могут столкнуться вместе и создать условия, которые могут излучать антигелий в нужном соотношении.

Ни одна модель не была полностью разработана, она состоит из сложной динамики, которая вызывает много дискуссий о возможных деталях. Сама темная материя еще должна быть подтверждена как материальное явление, не говоря уже о ее свойствах.

Однако даже такие очень спекулятивные модели могут содержать зачатки открытий. Новые данные с AMS-02 могут еще собрать данные, которые предоставят еще один взгляд на происхождение этого странного антигелиевого «дождя».

Вчені придумали, як відшукати темну матерію — вона може взаємодіяти з іоносферою Землі

Источник: Science Alert