В космосе обнаружено больше антиматерии, чем ожидалось: во Вселенной есть неизвестная физика

Фото: CERN

Самым загадочным веществом во Вселенной является темная материя. Наличие слишком большого количества антиматерии в космических лучах, которое обнаружили ученые, может раскрыть ее природу. С другой стороны, во Вселенной могут существовать неизвестные физические процессы, которые ученые пока не могут объяснить. Исследование было опубликовано в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, пишет Space.

Неизвестная физика

Одной из самых больших проблем для физиков является темная материя, которой примерно в 5 раз больше, чем обычной материи во Вселенной. Авторы исследования предполагают, что обнаруженное слишком большое количество антиматерии в космических лучах может быть результатом уничтожения частиц темной материи.

Ученые выяснили, что обнаруженное количество антигелия в космических лучах нельзя объяснить известными процессами во Вселенной, то есть может существовать какая-то неизвестная физика.

С другой стороны, уничтожение частиц темной материи может быть источникам частиц антиматерии, но исследование показывает, что и с этим существуют проблемы.

Антиматерия и темная материя

Антиматерия — то материя, частицы которой имеют противоположный заряд, чем частицы обычной материи. Физики точно знают, что она существует и ее намного меньше, чем обычной материи. Из чего состоит темная материя, которая была обнаружена благодаря косвенным признакам, пока никто не знает, но ее в 5 раз больше, чем обычной материи.

Частицы темной материи

Одним из главных кандидатов на роль частицы темной материи являются вимпы или слабовзаимодействующие массивные частицы. Их физики еще не обнаружили. Но расширение Стандартной модели физики элементарных частиц предполагает, что эти гипотетические частицы могут существовать. Они могли возникнуть в самом начале истории Вселенной таким же образом, как и частицы обычной материи, из которой состоят звезды, планеты и все, что нас окружает, в том числе мы также состоим из этих частиц.

Физики считают, что слабое взаимодействие вимпов с обычными частицами является причиной того, что их пока не нашли. Поэтому, если они являются частицами темной материи, то это причина, по которой ее также не обнаружили. Предполагается, что вимпы могут взаимодействовать с обычной материей с помощью гравитации, как и сама темная материя. Собственно, это один из признаков того, что она существует.

Пока что неизвестно, могут ли частицы темной материи уничтожать друг друга, хотя считается, что это может происходить в редких случаях. С другой стороны, если встречаются частицы обычной материи и антиматерии, то они уничтожают друг друга с выделением энергии в космос.

Авторы исследования предполагают, что вимпы могут уничтожать друг друга и создают в этом случае создают частицы и античастицы в равных количествах. При этом физики считают, что может создаваться очень большое количество античастиц.

Секрет создания антигелия

Ученые изучили античастицы гелия, или антигелий, обнаруженный в космических лучах, чтобы обнаружить признаки того, что они стали результатом уничтожения вимпов, как частиц темной материи. Как ядро обычного гелия, ядро антигелия может иметь 3 или 4 нейтрона. Таким образом существуют два изотопа: антигелий-3 и антигелий-4.

Недавно магнитный альфа-спектрометр, установленный на Международной космической станции, зафиксировал в космических лучах очень похожие количества антигелия-3 и антигелия-4. Космические лучи могут создавать античастицы, когда попадают в межзвездную среду и проходят через нее. Но обнаруженное количество антигелия было намного больше, чем предсказывают модели формирования античастиц в космических лучах.

Авторы исследования предположили, что за переизбытком антигелия могут стоять вимпы. Физики выяснили, что уничтожение вимпов при столкновении друг с другом может объяснить большее, чем ожидалось количество антигелия-3, но не количество антигелия-4.

Неизвестная элементарная частица

По словам ученых, гипотетические частицы темной материи не могут полностью решить обнаруженную загадку, связанную с антиматерией. В то же время физики считают, что за образованием большого количества античастиц стоит темная материя, а это значит, то может существовать другая частица, из которой она состоит.

Физики говорят, что если создание антигелия является результатом действий неизвестной частицы во Вселенной, то она должна иметь очень специфические свойства для создания античастиц гелия.

Напоминаем, что гелий и водород являются самыми распространенными химическими элементами во Вселенной и именно из них полностью состояли самые первые звезды.

Ирина Скиба / Skibair
Журналист AOinform