У космосі виявлено більше антиматерії, ніж очікувалося: у Всесвіті є невідома фізика

Найзагадковішою речовиною у Всесвіті є темна матерія. Наявність занадто великої кількості антиматерії в космічних променях, яку виявили вчені, може розкрити її природу. З іншого боку, у Всесвіті можуть існувати невідомі фізичні процеси, які вчені поки що не можуть пояснити. Дослідження було опубліковано в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, пише Space.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Невідома фізика

Однією з найбільших проблем для фізиків є темна матерія, якої приблизно в 5 разів більше, ніж звичайної матерії у Всесвіті. Автори дослідження припускають, що виявлена занадто велика кількість антиматерії в космічних променях може бути результатом знищення частинок темної матерії.

Учені з'ясували, що виявлену кількість антигелію в космічних променях не можна пояснити відомими процесами у Всесвіті, тобто може існувати якась невідома фізика.

З іншого боку, знищення частинок темної матерії може бути джерелом частинок антиматерії, але дослідження показує, що і з цим існують проблеми.

Антиматерія і темна матерія

Антиматерія — то матерія, частинки якої мають протилежний заряд, ніж частинки звичайної матерії. Фізики точно знають, що вона існує і її набагато менше, ніж звичайної матерії. З чого складається темна матерія, яку було виявлено завдяки непрямим ознакам, поки що ніхто не знає, але її в 5 разів більше, ніж звичайної матерії.

Частинки темної матерії

Одним із головних кандидатів на роль частинки темної матерії є вімпи або слабко взаємодіючі масивні частинки. Їх фізики ще не виявили. Але розширення Стандартної моделі фізики елементарних частинок припускає, що ці гіпотетичні частинки можуть існувати. Вони могли виникнути на самому початку історії Всесвіту так само, як і частинки звичайної матерії, з якої складаються зірки, планети і все, що нас оточує, зокрема ми також складаємося з цих частинок.

Фізики вважають, що слабка взаємодія вімпів зі звичайними частинками є причиною того, що їх поки що не знайшли. Тож, якщо вони є частинками темної матерії, то це причина, через яку її також не виявили. Передбачається, що вімпи можуть взаємодіяти зі звичайною матерією за допомогою гравітації, як і сама темна матерія. Власне, це одна з ознак того, що вона існує.

Поки що невідомо, чи можуть частинки темної матерії знищувати одна одну, хоча вважається, що це може відбуватися в рідкісних випадках. З іншого боку, якщо зустрічаються частинки звичайної матерії та антиматерії, то вони знищують одна одну з виділенням енергії в космос.

Автори дослідження припускають, що вімпи можуть знищувати один одного і створюють у цьому випадку створюють частинки й античастинки в рівних кількостях. При цьому фізики вважають, що може створюватися дуже велика кількість античастинок.

Секрет створення антигелію

Вчені вивчили античастинки гелію, або антигелій, виявлений у космічних променях, щоб виявити ознаки того, що вони стали результатом знищення вімпів, як частинок темної матерії. Як ядро звичайного гелію, ядро антигелію може мати 3 або 4 нейтрони. Таким чином існують два ізотопи: антигелій-3 і антигелій-4.

Нещодавно магнітний альфа-спектрометр, встановлений на Міжнародній космічній станції, зафіксував у космічних променях дуже схожі кількості антигелію-3 та антигелію-4. Космічні промені можуть створювати античастинки, коли потрапляють у міжзоряне середовище і проходять через нього. Але виявлена кількість антигелію була набагато більшою, ніж передбачають моделі формування античастинок у космічних променях.

Автори дослідження припустили, що за надлишком антигелію можуть стояти вімпи. Фізики з'ясували, що знищення вімпів під час зіткнення один з одним може пояснити більшу, ніж очікувалося кількість антигелію-3, але не кількість антигелію-4.

Невідома елементарна частинка

За словами вчених, гіпотетичні частинки темної матерії не можуть повністю вирішити виявлену загадку, пов'язану з антиматерією. Водночас фізики вважають, що за утворенням великої кількості античастинок стоїть темна матерія, а це означає, що може існувати інша частинка, з якої вона складається.

Фізики кажуть, що якщо створення антигелію є результатом дій невідомої частинки у Всесвіті, то вона повинна мати дуже специфічні властивості для створення античастинок гелію.

Нагадуємо, що гелій і водень є найпоширенішими хімічними елементами у Всесвіті і саме з них повністю складалися найперші зірки.

Як уже писав Фокус, астрономи виявили гігантське магнітне поле навколо Чумацького Шляху. Вчені змогли виявити не тільки магнітне поле навколо нашої галактики, а й знайти джерело формування бульбашок з газу, які знаходяться з двох сторін галактичного диска.