Nekje daleč v vesolju poči zvezda in začne se kaskada.
Energija in majhni koščki snovi se od cvetoče supernove odpravijo v vse smeri. Vplivajo na planete in druge zvezde in se strmoglavijo v medzvezdne medije, nekaj majhnih delov pa sega na Zemljo.
To so primarni kozmični žarki, svetlobni žarki in duhovi subatomski delci, imenovani nevtrini, ki jih znanstveniki zaznajo s finimi teleskopi in čudnim, še vedno detektorjem, pokopanim pod ledom Južnega pola. V hudournik prispejo naenkrat iz vseh smeri, saj zvezde umirajo po vsem vesolju.
Niso pa edini kozmični žarki. Obstaja še ena vrsta, težje zaznavna in skrivnostna.
Ko primarni kozmični žarki trčijo v medzvezdne medije - neznane, neopazne stvari med zvezdami - ta medij zaživi in pošilja svoje tokove nabitih delcev v vesolje, je dejal Samuel Ting, profesor fizike na Massachusetts Institute of Technology, ki je zmagal Nobelovo nagrado za leto 1976 za odkrivanje prvega čudnega novega razreda delcev, sestavljenega tako iz snovi kot s protimikvarnimi kvarki.
In v novem prispevku, objavljenem 11. januarja v reviji Physical Review Letters, so Ting in njegovi sodelavci nadalje zapisali, kakšni so ti delci in kako se obnašajo. Raziskovalci so natančneje opisali naboje in spektre delcev litijevih, berilijevih in borovih jeder, ki se zaletavajo v Zemljino atmosfero - na podlagi predhodnih rezultatov, ki opisujejo naboje in spektre helijevih, ogljikovih in kisikovih žarkov.
"Če jih želite preučiti, morate v vesolje postaviti magnetno napravo, saj na tleh nabito kozmične žarke absorbira 100 kilometrov atmosfere," je Ting povedal Live Science.
Rezultati tega prispevka so vrhunec več kot dveh desetletij dela, ki sega v sestanek maja 1994, ko sta Ting in več drugih fizikov odšla na obisk k Danielu Goldinu, tedaj skrbniku NASA. Cilj: prepričati Goldina, naj na Mednarodno vesoljsko postajo (ISS) postavi magnet, ki bi ga začeli graditi štiri leta pozneje, leta 1998. Brez magneta bi kozmični delci skozi ravno črto prešli skozi katere koli detektorje, ne dajejo informacije o njihovih lastnostih, je dejal Ting.
Goldin je "pozorno poslušal," je dejal Ting. "Dejal je, da je to dobra eksperimentalna ideja za vesoljsko postajo. Toda nihče še nikoli ni dal magneta v vesolje, ker bo magnet v vesolju - ker je v interakciji z Zemljinim magnetnim poljem - ustvaril navor in vesoljska postaja izgubila nadzor . Je kot magnetni kompas. "
Da bi se izognili zvijanju ISS-a z neba, so Ting in njegovi sodelavci zgradili Alpha magnetni spektrometer (AMS): detektor delcev, natančen kot tisti pri Fermilabu in CERN-u, vendar miniaturni in postavljen v votlo magnetno cev. Kritično sta obe polovici cevi obrnili polarnost, zato vesoljsko postajo preusmerita v nasprotne smeri in drug drugega odpovedujeta, je dejal Ting.
Leta 2011 je AMS zapeljal v vesolje na vesoljski šatl Endeavour, ki je bila druga zadnja misija tega plovila. In večino zadnjega desetletja je AMS tiho zaznal 100 milijard kozmičnih žarkov.
Konec koncev Ting in njegova ekipa upajo, da bodo te podatke uporabili za odgovor na zelo konkretna vprašanja o vesolju, je dejal. (Čeprav lahko odgovori tudi na bolj vsakdanja vprašanja, na primer, kakšni delci lahko pestijo astronavte na poti na Mars.)
"Ljudje pravijo 'medzvezdni mediji'. Kaj so medzvezdni mediji? Kaj je lastnina? Nihče v resnici ne ve," je dejal Ting. "Devetdeset odstotkov snovi v vesolju ne morete videti. In zato jo imenujete temna materija. In vprašanje je: Kaj je temna snov? Zdaj, če želite to narediti, morate izmeriti zelo natančno pozitrone, antiprotone, anti -helij in vse te stvari. "
Ting je dejal, da z natančnimi meritvami snovi in antimaterije, ki prihajajo v sekundarne kozmične žarke, upa, da bo teoretikom ponudil orodja, ki so potrebna za opisovanje nevidne materije v vesolju - in s tem opisom ugotovila, zakaj vesolje nastaja iz materije vse, in ne antimaterije. Mnogi fiziki, vključno s Tingom, verjamejo, da bi bila temna snov lahko ključna za rešitev tega problema.
"Na začetku mora biti enaka količina snovi in antimaterije. Torej, vprašanja: Zakaj vesolje ni sestavljeno iz antimaterije? Kaj se je zgodilo? Ali obstaja antihelij? Anti-ogljik? Anti-kisik? Kje ali so?"
Live Science je pri številnih teoretikih, ki delajo na temni snovi, razpravljal o Tingovem delu in tem prispevku, mnogi pa opozorili, da rezultati AMS še niso osvetlili teme - predvsem zato, ker instrument še ni izvedel natančnih meritev vesoljskega letenja antimaterija (čeprav je bilo kar nekaj obetavnih zgodnjih rezultatov).
"Kako se kozmični žarki oblikujejo in razmnožujejo, je fascinanten in pomemben problem, ki nam lahko pomaga razumeti medzvezdni medij in potencialno celo visokoenergijske eksplozije v drugih galaksijah," je v e-sporočilu zapisala Katie Mack, astrofizičarka z univerze North Carolina State, in dodala da je AMS kritični del tega projekta.
Možno je, da bo AMS pokazal pomembnejše, preverjene rezultate proti krčitvi mačk, je dejal Mack, ali pa bodo odkrivanja snovi - kot so opisana v tem prispevku - pomagala raziskovalcem odgovoriti na vprašanja o temni snovi. Vendar se to še ni zgodilo. "Toda za iskanje temne snovi," je povedala Live Science, "je najpomembnejše, kaj nam lahko eksperiment pove o antimateriji, saj se temna snov uniči v pare snovi-antimaterije. ključni signal, ki se išče. "
Ting je dejal, da projekt prihaja tja.
"Merimo pozitrone. In spekter je zelo podoben teoretičnemu spektru temne snovi. Toda za potrditev potrebujemo več statistik, stopnja pa je zelo nizka. Torej, le nekaj let moramo počakati," je dejal Ting.
