Някъде далеч във Вселената избухва звезда и започва каскада.
Енергията и малките късчета материя ускоряват във всяка посока от цъфналата супернова. Те въздействат на планети и други звезди и се разбиват в междузвездни среди, а част от тях достигат до Земята.
Това са първични космически лъчи, светлинните лъчи и призрачни субатомни частици, наречени неутрино, които учените откриват с фини телескопи и странен, все още детектор, заровен под леда на Южния полюс. Те пристигат в порой от всяка посока наведнъж, тъй като звездите умират в цялата Вселена.
Но те не са единствените космически лъчи. Има и друг тип, по-труден за откриване и загадъчен.
Когато първичните космически лъчи се сблъскват с междузвездните среди - непознатите, незабележими неща между звездите - тази медия оживява, изпращайки свои потоци от заредени частици навън в космоса, заяви Самуел Тинг, професор по физика в Масачузетския технологичен институт, който спечели Нобеловата награда през 1976 г. за откриване на първия от странен нов клас частици, съставен както от материя, така и от антиматериални кварки.
И в нов документ, публикуван на 11 януари в списанието Physical Review Letters, Тинг и неговите колеги са описали по-нататък точно какви са тези частици и как се държат. По-конкретно, изследователите описаха зарядите и спектрите на частици от литий, берилий и бор, които се забиват в земната атмосфера - надграждайки на по-ранни резултати, описващи зарядите и спектрите на хелиевите, въглеродните и кислородните лъчи.
"За да ги изучите, трябва да поставите магнитно устройство в космоса, тъй като на земята заредените космически лъчи се поглъщат от 100 километра атмосфера", каза Тинг пред Live Science.
Резултатите от този документ са кулминацията на повече от две десетилетия работа, датираща от среща през май 1994 г., когато Тинг и няколко други физици отидоха да посетят Даниел Голдин, тогава администратор на НАСА. Целта: да се убеди Голдин да постави магнит на Международната космическа станция (МКС), която ще започне изграждането си четири години по-късно, през 1998 г. Без магнит космическите частици просто ще преминат през всякакви детектори по права линия, без да дават информация за техните свойства, каза Тинг.
Голдин "слушаше внимателно", каза Тинг. "Той каза, че това е добра идея за експеримент за космическата станция. Но никой никога не е поставял магнит в космоса, защото магнит в космоса - тъй като той взаимодейства с магнитното поле на Земята - ще произведе въртящ момент и космическата станция ще загуби контрол . Това е като магнитен компас. "
За да избегнат усукване на МКС от небето, Тинг и неговите сътрудници изградиха Алфа магнитния спектрометър (AMS): детектор за частици, толкова прецизен като тези във Фермилаб и ЦЕРН, но миниатюризиран и поставен вътре в куха магнитна тръба. Критично е, че двете половини на тръбата са обърнали полярности, така че те въртят космическата станция в противоположни посоки, отменяйки една друга, каза Тинг.
През 2011 г. AMS се измъкна в пространството на космическата совалка Endeavour, втората до последна мисия на този кораб. И през по-голямата част от последното десетилетие AMS безшумно открива 100 милиарда космически лъчи.
В крайна сметка Тинг и неговият екип се надяват да използват тези данни, за да отговорят на много конкретни въпроси за Вселената, каза той. (Макар че може да отговори и на по-светски въпроси, като какви частици могат да настръхнат астронавтите на път за Марс.)
"Хората казват:" Междузвездни медии ". Какво е междузвездна медия? Каква е собствеността? Никой наистина не знае", каза Тинг. "Деветдесет процента от материята във Вселената не можете да видите. И, следователно, я наричате тъмна материя. И въпросът е: Какво е тъмна материя? Сега, за да направите това, трябва да измерите много точно позитрони, антипротони, анти -хелий и всички тези неща. "
Тинг каза, че чрез внимателни измервания на материята и антиматерия, пристигащи във вторични космически лъчи, той се надява да предложи на теоретиците инструментите, необходими за описание на невидимата материя във Вселената - и чрез това описание да разбере защо Вселената е направена извън материята при всички, а не антиматерия. Много физици, включително Тинг, смятат, че тъмната материя може да бъде ключова за решаването на този проблем.
"В началото трябва да има еднакво количество материя и антиматерия. И така, въпросите: Защо Вселената не е направена от антиматерия? Какво се е случило? Има ли антихелий? Анти-въглерод? Анти-кислород? Къде?" те ли са? "
Live Science достигна до редица теоретици, работещи върху тъмната материя, за да обсъдят работата на Тинг и този документ, а мнозина предупредиха, че резултатите от AMS все още не са хвърлили много светлина по темата - до голяма степен, защото инструментът все още не е направил твърди измервания на космическото плаване антиматерия (въпреки че има няколко обещаващи ранни резултати).
"Как космическите лъчи се формират и разпространяват е завладяващ и важен проблем, който може да ни помогне да разберем междузвездната среда и потенциално дори високоенергийните експлозии в други галактики", пише в имейл, Кейти Мак, астрофизик от държавния университет в Северна Каролина, добавяйки AMS е критична част от този проект.
Възможно е AMS да покаже по-значими, проверени резултати за антиматерия, каза Мак, или че откриването на материя - като описаните в този документ - ще помогне на изследователите да отговорят на въпроси относно тъмната материя. Но това все още не се е случило. "Но за търсенето на тъмна материя", каза тя на Live Science, "най-важното е какво експериментът може да ни каже за антиматерията, тъй като тъмната материя се унищожава в двойки материя-антиматерия. ключов сигнал, който се търси. "
Тинг каза, че проектът стига дотам.
"Ние измерваме позитроните. И спектърът много прилича на теоретичния спектър на тъмната материя. Но ние се нуждаем от повече статистически данни, за да потвърдим, а скоростта е много ниска. Така че, просто трябва да изчакаме няколко години", каза Тинг.
