Скажіть слово «антиматерия» і відразу ж люди подумають про наукову фантастику - анти всесвіти, паливо для двигунів із швидкістю обертання підприємства тощо. Антиматерія складається з елементарних частинок, кожна з яких має ту саму масу, що і їх відповідні речовини - протони, нейтрони та електрони - але протилежні заряди та магнітні властивості. Коли речовини і антиматеріальні частинки стикаються, вони знищують один одного і виробляють енергію згідно з відомим рівнянням Ейнштейна, E = mc2. Але антиматерия - це не те, що є в кожній аптеці (і не плутоній, щоб продовжити тему фільму), і навколо цього не дуже багато, так здається. Але, згідно з теорією, це було не завжди так, і вчені використовують рентгенологічну обсерваторію Чандра для погляду на докази антиматерії, які були присутні у самому ранньому Всесвіті. І це нелегка робота ...
Відповідно до моделі "Великого вибуху", Всесвіт розгорнулася частинками як речовини, так і антиматерії незабаром після Великого вибуху. Більшу частину цього матеріалу знищували, а тому що було трохи більше речовини, ніж антиматерія - менше однієї частини на мільярд - позаду залишалася лише матерія, принаймні, у місцевому Всесвіті.
Вважається, що слідова кількість антиматерії викликається потужними явищами, такими як релятивістські струмені, що живляться від чорних дір і пульсарів, але досі не знайдено доказів для антиматерії, що залишилася від дитячого Всесвіту.
Як могла вижити будь-яка первісна антиматія? Вважається, що після Великого вибуху настав надзвичайний період, який називався інфляцією, коли Всесвіт розширювалася експоненціально лише за частку секунди.
"Якщо згустки речовини і антиматерії існували поруч один з одним до інфляції, вони зараз можуть бути відокремлені більше, ніж масштаби спостережуваного Всесвіту, тому ми ніколи не побачимо їх зустрічатися", - сказав Гері Стейгман з Державного університету штату Огайо, який проводив навчання. "Але вони можуть бути розділені на менші масштаби, наприклад, надкластери або кластери, що є набагато цікавішою можливістю".
У цьому випадку зіткнення двох кластерів галактики - найбільшої гравітаційно пов'язаної структури у Всесвіті, може свідчити про антиматерію. Рентгенівське випромінювання показує, скільки гарячого газу бере участь у такому зіткненні. Якщо частина газу з будь-якого кластера має частинки антиматерії, то відбудеться знищення і рентгенівські промені будуть супроводжуватися гамма-променями.
Стейгман використовував дані, отримані Чандрою, і тепер вийшов з орбіти обсерваторії Комптон-Гамма-Рей для дослідження кулевого скупчення, де два великих скупчення галактик врізалися одна в одну з надзвичайно високою швидкістю. На відносно близькій відстані та зі сприятливою бічною орієнтацією, що спостерігається з Землі, кульовий кульовий куточок забезпечує чудовий тестовий майданчик для пошуку сигналу антиматерії.
Ознайомтеся з цією чудовою анімацією галактичних кластерів, що врізалися одна в одну.
"Це найбільший масштаб, над яким цей тест на антиматерію ніколи не робився", - сказав Штайгман, праця якого була опублікована в "Журналі космології та фізики астрочастинок". "Я дивлюсь, чи можуть бути скупчення галактик, що складаються з великої кількості антиматерії".
Спостережувана кількість рентгенівських променів Чандри та невиявлення гамма-променів за даними Compton показують, що фракція антиматерії в кульовій кулі становить менше трьох частин на мільйон. Більше того, моделювання злиття кулевого кластеру показують, що ці результати виключають будь-яку значну кількість антиматерії за масштабами приблизно 65 мільйонів світлових років, що є оцінкою оригінальної поділу двох скупчених зібрань.
"Зіткнення речовини і антиматерії - це найефективніший процес вироблення енергії у Всесвіті, але це може не відбуватися на дуже великих масштабах", - сказав Стейгман. "Але я поки не відмовляюся, коли планую розглянути інші кластери галактик, що стикаються, які були нещодавно виявлені."
Пошук антиматерії у Всесвіті може сказати вченим про те, як довго тривав період інфляції. "Успіх у цьому експерименті, хоч і тривалий постріл, навчив би нас багато чого про найбільш ранні етапи Всесвіту", - сказав Стейгман.
Щігмен поставив жорсткіші обмеження щодо наявності антиматерії на менших масштабах, переглядаючи поодинокі скупчення галактик, які не передбачають таких великих останніх зіткнень.
Джерело: Чандра / Гарвард
