Кажете думата „антиматерия“ и веднага хората се сещат за научна фантастика - анти-вселени, гориво за двигателите с основна скорост на Enterprise и така нататък. Антиматерията се състои от елементарни частици, всяка от които има същата маса като съответните им материални колеги - протони, неутрони и електрони - но с противоположни заряди и магнитни свойства. Когато частиците от материята и антиматерията се сблъскат, те се унищожават взаимно и произвеждат енергия съгласно известното уравнение на Айнщайн, E = mc2. Но антиматерията не е нещо, което се предлага във всяка дрогерия (и нито един плутоний, за да продължа с темата на филма), а наоколо няма много, така изглежда. Но, според теорията, не винаги е било така и учените използват рентгеновата обсерватория Чандра, за да ловят доказателства за антиматерия, които са присъствали в най-ранната Вселена. И това не е лесна работа ...
Според модела на Големия взрив, Вселената е залята в частици както от материята, така и от антиматерията, малко след Големия взрив. Повечето от този материал унищожени, но тъй като имаше малко повече материя от антиматерията - по-малко от една част на милиард, само материята беше изоставена, поне в местната Вселена.
Смята се, че следите от антиматерия се произвеждат от мощни явления като релативистични струи, захранвани от черни дупки и пулсари, но все още не са открити доказателства за антиматерията, останала от детската Вселена.
Как може да е оцеляла някоя изначална антиматерия? Точно след Големия взрив се смяташе за извънреден период, наречен инфлация, когато Вселената се разширява експоненциално само за части от секундата.
„Ако бучки с материя и антиматерия съществуваха един до друг преди инфлацията, те може да са разделени с повече от мащаба на наблюдаваната Вселена, така че ние никога няма да ги видим да се срещат“, казва Гари Щайгман от държавния университет в Охайо, който провежда ученето. "Но те могат да бъдат разделени на по-малки мащаби, като тези на суперкластери или клъстери, което е много по-интересна възможност."
В този случай сблъсъците между два галактически клъстера, най-големите гравитационно свързани структури във Вселената, може да покажат доказателства за антиматерия. Рентгеновото излъчване показва колко горещ газ участва в такъв сблъсък. Ако част от газа от който и да е от клъстерите има частици антиматерия, тогава ще има унищожение и рентгеновите лъчи ще бъдат придружени от гама лъчи.
Щайгман използва данни, получени от Чандра и сега изхвърли орбиталната обсерватория Compton Gamma Ray, за да проучи кластерния куршум, където два големи клъстера от галактики се сринаха една в друга с изключително високи скорости. На сравнително близко разстояние и с благоприятна странична ориентация, гледана от Земята, Bullet Cluster осигурява отличен тестов сайт за търсене на сигнала за антиматерия.
Вижте тази много изящна анимация от галактически клъстери, сриващи се един в друг.
„Това е най-големият мащаб, над който този тест за антиматерия е бил правен някога“, казва Щайгман, чиято статия е публикувана в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. „Гледам да видя дали може да има струпвания от галактики, съставени от големи количества антиматерия.“
Наблюдаваното количество рентгенови лъчи от Чандра и неоткриването на гама лъчи от данните на Compton показват, че фракцията на антиматерията в Bullet Cluster е по-малка от три части на милион. Нещо повече, симулациите на сливането на Bullet Cluster показват, че тези резултати изключват всякакви значителни количества антиматерия над мащаби от около 65 милиона светлинни години, което е оценка за първоначалното разделяне на двата сблъскващи се групи.
„Сблъсъкът на материята и антиматерията е най-ефективният процес за генериране на енергия във Вселената, но това може просто да не се случи на много големи мащаби“, заяви Щайгман. "Но все още не се отказвам, тъй като планирам да разгледам други сблъскващи се галактически клъстери, които бяха открити наскоро."
Намирането на антиматерия във Вселената може да каже на учените колко дълго е продължил периодът на инфлация. „Успехът в този експеримент, макар и дълъг изстрел, би ни научил много за най-ранните етапи на Вселената“, каза Щайгман.
По-строги ограничения са поставени от Steigman относно наличието на антиматерия на по-малки скали, като разглежда единични клъстери от галактика, които не включват толкова големи, скорошни сблъсъци.
Източник: Чандра / Харвард
