Neslužbena izvješća o deset antihelijskih jezgri koje su udarile u Međunarodnu svemirsku postaju (ISS) potaknula su teorijske fizičare na spekulacije izvan trenutnih modela kako bi pronašli objašnjenje.

Iako se može činiti da je mali broj kozmičkih čestica nevažan, potpis antihelijske kiše dovoljno je neobičan da istraživači ovaj događaj tretiraju kao kišu u pustinji.

U svojoj nedavno objavljenoj analizi, znanstvenici iz Perimeter instituta za teorijsku fiziku u Kanadi i Sveučilišta Johns Hopkins u SAD-u zagovaraju razmatranje fizike izvan trenutno prihvaćenog Standardnog modela, sugerirajući čak da bi mogla biti uključena tamna tvar.

Od 2011. godine, Alpha Magnetic Spectrometer (AMS-02) nalazi se na Međunarodnoj svemirskoj postaji, tiho bilježeći više od 200 milijardi događaja kozmičkih zraka.

Deset netipičnih

Dok su većina bili uobičajene čestice koje su velikim brzinama prelazile ogromne udaljenosti svemira, neslužbena izvješća sugeriraju da deset od njih nisu bile tipične, sastojale su se od parova antiprotona spojenih s jednim ili dva antineutrona. Svaka osnovna čestica 'obične' materije, poput elektrona, neutrino i kvarkova, ima odgovarajući antipar sa sličnim značajkama, ali suprotnim nabojem: antčesticu.

Teoretski, antčestice poput pozitrona, antineutrina i antikvarkova trebale su nastati iz Velikog praska u otprilike istim količinama kao elektroni, neutrini i kvarkovi, brzo se poništavajući u prasku gama zraka.

Činjenica da Svemir sadrži mnogo više od širenja elektromagnetskog zračenja sugerira da nešto ne razumijemo u vezi ravnoteže primordijalne materije i antimaterije.

Baš kao što je moguće stvoriti antimateriju pomoću sudarača čestica na Zemlji, priroda nastavlja emitirati antiprotonima i antineutronima u kataklizmičkim visokim energetskim događajima. Određeni dio će čak izbjeći uništenje, povremeno se sudarajući s detektorima na Zemlji.

Raspad tamne tvari?

Navodna AMS-02 otkrića uključivala su antiprotoni i antineutrone u obliku antihelijskih jezgri – rijetke veze koja bi zahtijevala da antčestice budu sporo krećuće i gusto zbijene kako bi subatomske čestice imale priliku za vezanje.

Zanimljivo je da su za svaku antihelijsku jezgru s dva antineutrona, izotop nazvan antihelij-4, postojale dvije s jednim antineutronom: antihelij-3. Prema postojećoj fizici, najbolji omjer izotopa koji su istraživači mogli dobiti je 10,000 prema jedan. Što god da je stvorilo dvije vrste antimaterijalnih izotopa i poslalo ih prema nama, nije bilo selektivno u veličini antihelija kao poznati procesi, sugerirajući da su početni uvjeti zahtijevali izuzetno sporo kretanje subatomskih čestica prije nego što su izbačeni.

Jedna mogućnost može uključivati raspad trenutno nepoznate čestice, koja bi mogla biti tamna tvar. Čak i da takva čestica postoji, ostaje pitanje kako je došla do nas putujući tako sporom brzinom.

Istraživači teoretiziraju da bi izuzetno vruća, brzo šireća koncentracija plazme od poznatih čestica mogla stvoriti i udar i pravi omjer antihelijskih jezgri.

Vatrene kugle

Dok takve 'vatrene kugle' nikada nisu zabilježene, one bi se mogle pojaviti u sudarima masa tamne tvari koje sadrže dovoljno antikvarkova.

Druga moguća situacija uključuje tzv. 'tamne patuljke'. Ove hipotetske kugle tamnih fotona, tamnih elektrona i tamnih neutrona također bi se mogle sudariti stvarajući uvjete koji bi mogli emitirati antihelij u zabilježenim omjerima.

Nijedan model nije potpuno razrađen, a sadrže složenu dinamiku koja ostavlja puno prostora za raspravu o potencijalnim detaljima. A to je samo fizika koju znamo – tamna tvar još nije potvrđena kao materijalni fenomen, a kamoli razumljena. Ipak, u matematici čak i ovako spekulativnih modela mogu se naći sjeme otkrića koja bi mogla pretvoriti druga neočekivana mjerenja u vatrene kugle stvorene sudarima tame.

Astronaut se vratio iz svemira s potpuno drugačijim karakterom i velikim otkrićem: 'Mi živimo u laži'

S još šest godina rada, AMS-02 bi mogao prikupiti podatke koji će pružiti novu perspektivu o podrijetlu ove neobične antihelijske kiše. Ili bi mogao potvrditi da nešto neočekivano u dalekim dijelovima svemira stvara atome antimaterije, izazivajući nas iz sjene.