ستارگان ضد ماده را می توان در جهان پنهان کرد



ممکن است ضد ماده چیزی خارج از داستان علمی به نظر برسد – خصوصاً به دلیل اینکه به سختی می توان چیزی از آن را در جهان مشاهده کرد ، علی رغم بهترین نظریه های فیزیکدانان که معتقدند ضد ماده باید به همان نسبت ماده طبیعی در طول انفجار بزرگ رخ داده باشد. اما محققان به طور منظم در آزمایشات خود ذرات ضد ماده تولید می كنند و اشاره ای به توضیح عدم وجود كیهانی آن می كنند: هرگاه پاد ماده و ماده طبیعی با هم روبرو شوند ، آنها در اثر موج انرژی یکدیگر را از بین می برند. بنابراین ، باریکترین فراوانی ماده طبیعی در آغاز زمان می تواند به طور موثر ضد ماده را از نقشه آسمانی پاک کند ، به جز تولید تصادفی آن در پرتوهای کیهانی ، شتاب دهنده های ذرات انسان ، و شاید برخی از فعل و انفعالات نظریه ای بین ذرات ماده تاریک.

به همین دلیل در سال 2018 هنگامی که رئیس آزمایش طیف سنج مغناطیسی آلفا (AMS) ، خارج از ایستگاه فضایی بین المللی ، اعلام کرد که ممکن است این دستگاه دو هسته ضد هلیوم را کشف کرده باشد – علاوه بر شش ، که احتمالاً قبلا کشف شده اند – فیزیکدانان بسیار متحیر بودند. . مهم نیست که چطور آن را برش دهید ، فرآیندهای شناخته شده طبیعی برای تولید آنتی هلیم کافی برای ورود هر یک از آن به آشکارسازهای فضایی تلاش می کنند. اما ساده ترین روش دشوار تهیه آنتی هلیا در آثار باستانی است – که البته به نظر نمی رسد. علیرغم این واقعیت که نتایج کاملاً غیرمنتظره AMS هنوز تأیید نشده است ، چه رسد به اینکه به طور رسمی منتشر شود ، دانشمندان آنها را جدی گرفته اند و برخی در تلاشند تا توضیحاتی را بیابند.

با الهام از یافته های اولیه AMS ، گروهی از محققان به تازگی مطالعه ای را محاسبه کردند که حداکثر تعداد ستاره های ضد ماده را می تواند در جهان ما پنهان کند ، بر اساس تعداد منابع اشعه گاما غیر قابل توضیح توسط تلسکوپ منطقه بزرگ Fermi (LAT) . سیمون دوپورکه ، نویسنده اصلی این مطالعه و دانشجوی اخترفیزیک در انستیتوی تحقیقات اخترفیزیک و سیاره شناسی در دانشگاه تولوز سوم – پل ساباتیر ​​در فرانسه و مرکز ملی تحقیقات علمی فرانسه (CNRS) ، پس از یک دهه جستجوی نامزدهای ضد ستاره در پایگاه داده LAT ، ارزیابی انجام داد.

ضد ستارگان مانند حالت طبیعی می درخشند – نوری با همان طول موج تولید می کنند. اما آنها در یک جهان تحت سلطه ماده وجود خواهند داشت. وقتی ذرات و گازهای ساخته شده از ماده معمولی به نیروی جاذبه چنین ستاره ای سقوط می کنند و با ضد ماده آن تماس پیدا می کنند ، تخریب حاصل از آن منجر به فلاش نور پرانرژی خواهد شد. ما می توانیم این نور را به عنوان یک رنگ خاص از اشعه گاما ببینیم. این تیم 10 سال داده بدست آورد که تقریباً 6000 شی نور ساطع می شود. آنها این لیست را با منابعی مقایسه کردند که با فرکانس گامای صحیح می درخشیدند و به اشیا astron نجومی از قبل فهرست شده نسبت داده نمی شدند. “بنابراین این 14 نامزد برای ما باقی مانده است که از نظر من و نظر همکاران من نیز هستند نه ضد ستاره می گوید ، دوپورك. اگر همه این منابع چنین ستاره هایی باشند ، گروه تخمین می زند که به ازای هر 400000 ستاره معمولی در گردن جنگل پرستاره ما ، حدود یک آنتی استار وجود داشته باشد.

به گفته هر دوپورك ، به جاي هر ضد ستاره فرض شده ، اين تابش هاي پرتو گاما ممكن است از تپ اخترها يا سياهچاله هاي بزرگ در مراكز كهكشان ها حاصل شود. یا ممکن است فقط نویز ناشی از ردیاب باشد. گام بعدی این است که تلسکوپ ها را به محل 14 منبع کاندیدا هدایت کنید تا ببینید آیا آنها شبیه یک ستاره هستند یا یک جسم اشعه گامای پروزائیک.

با توجه به برخی منابع جالب اما مشکوک ، محاسبه “حد بالایی” احتمالی تعداد ضد ستاره ها واقعاً از شناسایی چنین اجرام اخترفیزیکی دور است ، بنابراین بیشتر محققان به این نتیجه تمایل ندارند. فلوید استاکر ، اخترفیزیکدان مرکز پروازهای فضایی گوسارد ، گفت: “طبق نظریه و مشاهدات اشعه گامای خارج کهکشانی ، هیچ ستاره ستارگی در کهکشان ما وجود نداشته باشد … انتظار می رود فقط حد بالایی متناظر با صفر باشد.” از ناسا ، در مطالعه شرکت نکرد. “با این وجود ، داشتن داده های نظارت اضافی برای تأیید این امر همیشه خوب است.”

اگر دانشمندان ، از جمله نویسندگان ، نسبت به وجود ضد ستارگان تردید دارند ، چرا جای بحث دارد؟ این رمز و راز در آن کشف های آزار دهنده احتمالی آنتی هلیوم توسط AMS است که غیرقابل توضیح است. ضد ذرات را می توان از دو منبع طبیعی شناخته شده ایجاد کرد – اشعه کیهانی و ماده تاریک ، اما احتمال اینکه هر دو مسئول باشند بسیار ناچیز است.

ویویان پولین ، کیهان شناس CNRS مستقر در مون پلیه ، فرانسه می گوید ، با افزایش اندازه اتم ، تولید آن به عنوان ماده ضد ذره به طور فزاینده ای دشوار می شود. این “به این معنی است که شیوع آن کمتر است و کمتر رایج است ، اما توسط فیزیک مجاز است.” تشکیل ضد پروتون نسبتاً آسان است ، اما چیزی سنگین تر است ، مانند ضددروتین – ضد پروتئین به علاوه آنتی نوترون – یا آنتی هلیم – دو ضد پروتون به علاوه معمولاً یک یا دو آنتی توترون ها – با افزایش جرم بیشتر انجام آن دشوارتر می شود. در مقاله ای که در سال 2019 منتشر شد ، پولین از یافته های بالقوه آنتی هلیم AMS برای محاسبه تخمین تقریبی گسترش ضد ستاره ها استفاده کرد ، که الهام بخش مطالعه جدید Dupure است.

پیر سالاتی ، اخترفیزیکدان ذرات در آزمایشگاه فیزیک ذرات Annecy-le-Vieux که در مطالعه Poulen 2019 کار کرده است ، گفت: در فرایند سوزاندن ، پرتوهای کیهانی با انرژی بالا از ستاره های در حال انفجار می توانند به ذرات گاز بین ستاره ای سقوط کنند. ذرات AMS می گوید که ممکن است شش هسته آنتی هلیوم -3 پیدا کرده باشد که محصولی کاملاً نادر است و دو هسته ضد هلیم -4 وجود دارد که تقریباً از نظر آماری تشکیل اشعه از فضا ممکن نیست. (تفاوت بین دو ایزوتوپ اضافه شدن یک آنتی نوترون است).

در مورد ماده تاریک ، برخی از مدل ها پیش بینی می كنند كه ذرات ماده تاریك می توانند یكدیگر را از بین ببرند – روندی كه می تواند ضد ذرات نیز ایجاد كند. اما این فرآیند ممکن است هنوز نتواند آنتی هلیم -4 را در مقادیر زیادی تولید کند که بتواند واقعاً فرصتی برای دیدن آن داشته باشد (اگر چنین مدل های احتکاری واقعیت را منعکس کنند). به همین دلیل است که فرضیه ضد پیری هنوز روی میز است. یافته های ضد هلیوم اثبات شده می تواند شاخص خوبی برای وجود ضد ستاره باشد ، اما تاکنون AMS تنها آزمایشی است که چنین شواهدی را ارائه می دهد – که هنوز در یک انتشارات بررسی نشده ارائه نشده است.

ایلیاس چولیس ، فیزیکدان فیزیک نجومی در دانشگاه اوکلند که همچنین روی تحقیقات پولنس کار می کرد ، گفت: “این یک تحلیل بسیار چالش برانگیز است زیرا برای هر رویداد ضد هلیوم 100 میلیون رویداد منظم هلیوم وجود دارد.” وی و دیگران می گویند این احتمال وجود دارد که یافته ها تصادفی از یک تحلیل بسیار پیچیده باشد.

ساموئل تینگ ، فیزیکدان برنده جایزه نوبل در انستیتوی فناوری ماساچوست ، سرپرست تیم AMS است و برای اولین بار دو جدیدترین کشف احتمالی آنتی هلیم – نامزدهای آنتی هلیم -4 – را در سال 2018 به صورت علنی ارائه داد. او می گوید: “نتایج سنگین ضد ماده” ما اطلاعات بیشتری را قبل از وجود جمع آوری می کنیم [further] پیامی ساخته می شود “

ممکن است آزمایش متفاوتی زودتر جواب دهد. آزمایش Spectrometer AntiParticle General (GAPS) یک آشکارساز بالون است که امسال به دنبال یافتن ذرات بالای قطب جنوب است. یافتن ضد ذرات بیشتر – به خصوص آنتی دیوتیرون ها یا حتی آنتی هلیم ، طبق گفته چولیس – با ردیاب GAPS نتایج AMS را بسیار قانع کننده تر می کند.

اگر مقصر ضد ستاره باشد ، این کشف نیاز به بازنگری جدی در تکامل جهان دارد: ما دیگر نمی توانیم ضد ستارگان و دیگر اشیاroph اخترفیزیکی فرضی متشکل از ضد ماده را به حد حدس و گمان منطقی برسانیم. سالاتی می گوید ، حتی اگر آنها وجود داشته باشند ، بعید به نظر می رسد که اکنون ضد پیری تشکیل شده باشد ، زیرا ابرهای متولد شده ضد هیدروژن در آنها احتمال جدی برای فرار از انقراض در 13 میلیارد سال گذشته وجود دارد. بدین ترتیب، تمام ضد ستاره هایی که می توان یافت ، بقایای بسیار قدیمی جهان اولیه هستند. در این صورت ، رمز و راز عمیق دیگری جایگزین می شود: دقیقاً چگونه چنین آثار باستانی تا به امروز زنده مانده اند؟ همانطور که معمولاً اتفاق می افتد ، کشف جدید س questionsالات بیشتری را نسبت به پاسخ آنها ایجاد می کند.


منبع: khabar-nab.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*