Негде далеко у свемиру, звезда експлодира и почиње каскада.
Енергија и мали комадићи материје одмичу се у сваком правцу од цветајуће супернове. Они утичу на планете и друге звезде и упадају у међузвездне медије, а неки мали део њих стиже на Земљу.
То су примарни космички зраци, светлосни зраци и сабласно субатомске честице зване неутрини које научници детектују финим телескопима и чудним, још детектором који је закопан испод леда Јужног пола. Они долазе у бујици из свих праваца одједном, док звезде умиру у свемиру.
Али то нису једине космичке зраке. Постоји још једна врста, теже откривена и мистериозна.
Када се примарни космички зраци сударају са међузвезданим медијима - непознатим, невидљивим стварима између звезда - тај медиј оживљава, шаљући своје токове набијених честица у свемир, рекао је Самуел Тинг, професор физике Массацхусеттс Институте оф Тецхнологи који је победио Нобелову награду за 1976. за откривање прве чудне нове класе честица сачињене од кварка материје и антиматерије.
У новом раду објављеном 11. јануара у часопису Пхисицал Ревиев Леттерс, Тинг и његове колеге су даље исказали шта су те честице и како се понашају. Конкретно, истраживачи су описали набоје и спектар честица литијумских, берилијумских и борових језгара које се забијају у Земљину атмосферу - надолазећи се на ранијим резултатима који описују набоје и спектар хелијумских, угљеничних и кисеоничких зрака.
"Да бисте их проучили, морате да ставите магнетни уређај у свемир, јер на земљи наелектрисани космички зраци апсорбују атмосферу од 100 километара", рекао је Тинг за Ливе Сциенце.
Резултати овог рада кулминација су више од две деценије рада, датираног из састанка у мају 1994. године, када су Тинг и неколико других физичара отишли да посете Даниела Голдина, тада администратора НАСА-е. Циљ: уверити Голдина да стави магнет на Међународну свемирску станицу (ИСС), која би почела изградњу четири године касније, 1998. Без магнета, космичке честице би само пролазиле кроз било које детекторе у правој линији, не дајући информације о њиховим својствима, рекао је Тинг.
Голдин је "пажљиво слушао", рекао је Тинг. "Рекао је да је ово добра експериментална идеја за свемирску станицу. Али нико никада није ставио магнет у свемир, јер ће магнет у свемиру - зато што интеракције са Земљиним магнетним пољем - произвести обртни момент, а свемирска станица ће изгубити контролу . То је попут магнетног компаса. "
Да би избегли увијање ИСС-а из неба, Тинг и његови сарадници изградили су Алфа магнетни спектрометар (АМС): детектор честица прецизан као они код Фермилаба и ЦЕРН-а, али минијатурисан и постављен у шупљу магнетну цев. Критично је да су две половине цеви преокренуле поларитет, тако да су заротирале свемирску станицу у супротним смеровима, отказујући једну другу, рекао је Тинг.
АМС је 2011. године одјурио у свемир на шатлу Ендеавоур, који је била друга последња мисија тог летелице. И током већег дела последње деценије, АМС тихо је детектовао 100 милијарди космичких зрака.
Коначно, Тинг и његов тим надају се да ће их употребити за одговор на врло конкретна питања о свемиру, рекао је. (Иако може такође да одговори на вишеструка питања, попут каквих честица могу да копају астронауте на путу ка Марсу.)
"Људи кажу, 'међузвездани медији'. Шта су међузвездани медији? Која је имовина? Нико заиста не зна", рекао је Тинг. "Деведесет процената материје у универзуму не можете да видите. И, зато, то називате тамном материјом. И питање је: Шта је тамна материја? Да бисте то урадили, морате да прецизно измерите позитроне, антипротоне, анти -хелијум и све ове ствари. "
Тинг је рекао да се пажљивим мерењима материје и антиматерије која стиже у секундарне космичке зраке нада да ће теоретичарима понудити алате потребне за описивање невидљиве материје у универзуму - и кроз тај опис схватити зашто је свемир направљен из материје све, а не антиматерије. Многи физичари, укључујући Тинга, верују да би тамна материја могла бити кључна за решавање тог проблема.
"На почетку мора постојати једнака количина материје и антиматерије. Дакле, питања: Зашто свемир није направљен од антиматерије? Шта се догодило? Постоји ли антихелијум? Анти-угљеник? Анти-кисеоник? Где да ли су они?"
Ливе Сциенце је посетио бројне теоретичаре који раде на тамној материји да би расправљали о Тинговом раду и овом раду, а многи су упозоравали да резултати АМС-а још нису бацили много светлости на тему - углавном зато што инструмент тек треба да уради чврста мерења свемирског летења антиматерија (мада је било неколико обећавајућих раних резултата).
"Како се космички зраци формирају и шире, фасцинантан је и важан проблем који нам може помоћи да разумемо међузвездни медиј и потенцијално чак и високоенергетске експлозије у другим галаксијама", написала је у е-поруци Катие Мацк, астрофизичарка са Државног универзитета Северна Каролина, додајући да је АМС критични део тог пројекта.
Могуће је да ће АМС показати значајније, проверене резултате против антиматерије, рекао је Мацк, или ће детекције материје - попут оних описаних у овом раду - помоћи истраживачима да одговоре на питања о тамној материји. Али то се још није догодило. "Али за претрагу тамне материје," рекла је Ливе Сциенце, "најважније је што експеримент може да нам каже о антиматерији, јер је тамна материја уништена у парове материје-антиматерије. тражи се кључни сигнал. "
Тинг је рекао да пројекат стиже тамо.
"Меримо позитроне. А спектар личи на теоријски спектар тамне материје. Али треба нам још статистике да то потврдимо, а стопа је врло ниска. Дакле, само морамо чекати неколико година", рекао је Тинг.
