Spuneți cuvântul „antimaterie” și imediat oamenii se gândesc la ficțiunea științifică - anti-universuri, combustibil pentru motoarele de vârf ale întreprinderii și așa mai departe. Antimateria este formată din particule elementare, fiecare având aceeași masă ca omologii lor de materie corespunzătoare - protoane, neutroni și electroni - dar sarcinile opuse și proprietățile magnetice. Când materia și particulele de antimaterie se ciocnesc, se anihilează reciproc și produc energie conform celebrei ecuații a lui Einstein, E = mc2. Însă antimateria nu este ceva disponibil pe fiecare magazin de droguri (și nici plutoniu nu este, pentru a continua cu tema filmului) și nu există prea multe lucruri, așa se pare. Dar, potrivit teoriei, nu a fost întotdeauna așa, iar oamenii de știință folosesc Observatorul cu raze X Chandra pentru a căuta dovezi de antimaterie care a fost prezentă în universul foarte timpuriu. Și nu este o muncă ușoară ...
Conform modelului Big Bang, Universul a fost trezit în particule atât de materie cât și de antimaterie la scurt timp după Big Bang. Cea mai mare parte a acestui material s-a anihilat, dar pentru că a existat ceva mai multă materie decât antimaterie - mai puțin de o parte la un miliard - a rămas în urmă doar materie, cel puțin în Universul local.
Cantitățile de antimaterie sunt considerate a fi produse de fenomene puternice, cum ar fi jeturile relativiste alimentate de găurile negre și pulsars, dar încă nu s-au găsit dovezi pentru antimateria care a rămas din Universul infantil.
Cum ar fi putut supraviețui orice antimaterie primordială? Imediat după Big Bang, se credea că există o perioadă extraordinară, numită inflație, când Universul s-a extins exponențial în doar o fracție de secundă.
„În cazul în care grupuri de materie și antimaterie existau unul lângă celălalt înainte de inflație, acum ar putea fi separate cu mai mult decât scara universului observabil, așa că nu le vom vedea niciodată să se întâlnească”, a spus Gary Steigman, de la Universitatea de Stat din Ohio, care a condus studiul. „Dar, acestea ar putea fi separate pe scări mai mici, cum ar fi cele ale supercluzelor sau grupurilor, ceea ce este o posibilitate mult mai interesantă.”
În acest caz, coliziunile între două grupuri de galaxii, cele mai mari structuri legate gravitațional din Univers, ar putea prezenta dovezi pentru antimaterie. Emisia de raze X arată cât de mult gaz fierbinte este implicat într-o astfel de coliziune. Dacă o parte din gazul din oricare dintre cluster are particule de antimaterie, atunci va exista anihilarea și razele X vor fi însoțite de raze gamma.
Steigman a folosit datele obținute de Chandra și acum a dezorbitat Compton Gamma Ray Observatory pentru a studia Bullet Cluster, unde două mari grupuri de galaxii s-au prăbușit între ele la viteze extrem de mari. La o distanță relativ apropiată și cu o orientare laterală favorabilă așa cum este privită de pe Pământ, Bullet Cluster oferă un loc de test excelent pentru a căuta semnalul antimateriei.
Vedeți această animație foarte grozavă a grupurilor de galaxii care se prăbușesc între ele.
„Aceasta este cea mai mare scară peste care s-a făcut acest test pentru antimaterie”, a spus Steigman, a cărui lucrare a fost publicată în Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. „Caut să văd dacă pot exista grupuri de galaxii care sunt formate din cantități mari de antimaterie.”
Cantitatea observată de raze X de la Chandra și nedetectarea razelor gamma din datele Compton arată că fracția antimaterie din Bullet Cluster este mai mică de trei părți pe milion. Mai mult, simulările fuziunii Bullet Cluster arată că aceste rezultate exclud orice cantități semnificative de antimaterie pe cântare de aproximativ 65 de milioane de ani-lumină, o estimare a separării inițiale a celor două clustere în coliziune.
„Coliziunea materiei și a antimateriei este cel mai eficient proces de generare a energiei în Univers, dar este posibil să nu se întâmple pe scări foarte mari”, a spus Steigman. „Dar, încă nu renunț, deoarece intenționez să mă uit la alte grupări de galaxii în coliziune care au fost descoperite recent.”
Găsirea antimateriei în Univers ar putea spune oamenilor de știință despre cât a durat perioada inflației. „Succesul în acest experiment, deși o lovitură lungă, ne-ar învăța multe despre cele mai timpurii etape ale Universului”, a spus Steigman.
Steigman a pus constrângeri mai stricte în prezența antimateriei la scări mai mici, uitându-se la grupuri de galaxie singure care nu implică atât de mari coliziuni recente.
Sursa: Chandra / Harvard
