В 2016 году физики были поражены, когда в эксперименте на борту Международной космической станции (МКС) обнаружили версии ядер гелия из антивещества. Но что действительно заставило их почесать затылки, так это количество этих частиц антиматерии. Цифры были намного больше, чем предсказывает Стандартная модель физики элементарных частиц.

В новом исследовании международная группа физиков предложила гипотетические объекты, называемые огненными шарами, для объяснения этих поразительных наблюдений.

Тайна антигелия

Антиматерия, аналог материи, аннигилирует при контакте с материей. Каждой частице во Вселенной соответствует соответствующая античастица. Например, античастицей электрона является антиэлектрон, известный как позитрон. Электрон и антиэлектрон имеют одинаковые массы, но противоположные электрические заряды.

Антиматерия ближе к нам, чем думает большинство людей. Небольшие количества антивещества — от менее одной частицы на квадратный метр до более 100 на квадратный метр — постоянно падают на Землю в виде космических лучей, энергетических частиц из космоса. Антиматерию можно найти еще ближе. Средний банан (богатый калием) производит позитрон примерно раз в 75 минут. Это потому, что калий-40 иногда выбрасывает позитрон в процессе радиоактивного распада.

Теоретически, согласно Стандартной модели — преобладающей теории, описывающей субатомные частицы, — половина материи Вселенной должна была состоять из антиматерии. Это означает, что Вселенная должна была уничтожить себя вскоре после Большого взрыва. Однако антивещество остается неуловимым и редким во Вселенной. Считается, что это несоответствие как-то связано с темной материей и темной энергией.

Примерно восемь лет назад магнитный альфа-спектрометр (АМС-02) на МКС обнаружил около 10 ядер антигелия. Для создания антигелия-4 требуется особый и редкий набор условий, включающий множество антипротонов и антинейтронов. Согласно современной теории, на каждые 10 000 антигелия-3 будет производиться один антигелий-4. Однако на самом деле в ходе эксперимента был измерен один антигелий-4 на каждые два-три события антигелия-3 — намного больше, чем предсказывает Стандартная модель, поэтому данные нельзя отбрасывать как случайную статистическую случайность.

Антигелиевые огненные шары

Новое исследование исследует возможность происхождения этих частиц антигелия из так называемых «огненных шаров». Эти гипотетические объекты могут возникнуть в результате ненаблюдаемых в настоящее время явлений, таких как столкновение плотных сгустков темной материи. Темная материя — загадочная субстанция, составляющая около 80% материи Вселенной, но не взаимодействующая со светом.

Согласно Live Science, огненные шары описываются как плотные, энергичные области пространства, заполненные античастицами. Поскольку эти огненные шары расширяются почти со скоростью света, они выбрасывают в окружающую среду антипротоны, антинейтроны и антигелий. Эта гипотеза хорошо согласуется с предварительными результатами, полученными на борту МКС.

Хотя эти результаты являются многообещающими, они остаются предварительными и потребуют экспериментальной проверки. Ожидается, что AMS-02 завершит анализ потенциальных антигелиевых событий, что может внести большую ясность.

Кроме того, проект General AntiParticle Spectrometer (GAPS), предназначенный для запуска воздушного шара над Антарктидой для обнаружения космических лучей антивещества, включая ядра антигелия, также может прояснить ситуацию.

По мере того, как ученые продолжают исследовать эти открытия, потенциал открытия неизвестной физики становится все более интригующим.

Результаты появились в журнале Физический обзор D .