Lewoskrętne, kosmiczne pole magnetyczne może wyjaśniać kwestię brakującej antymaterii

Wizualizacja satelity Fermi Gamma-ray Space Telescope na orbicie Ziemi.

Nowe obserwacje przeprowadzone przez Teleskop Fermiego sugerują możliwe wyjaśnienie braku dostatecznej ilości przewidywanej antymaterii. Odkrycie istnienia „lewoskrętnego” pola magnetycznego, które przenika cały Wszechświat, może wyjaśnić jego wielką tajemnicę – brak symetrii w zakresie ilości materii – antymaterii. Zespół naukowców kierowany przez Tanmay Vachaspati z Uniwersytetu Stanowego w Arizonie ogłosił właśnie swe odkrycie na łamach prestiżowego pisma astronomicznego Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Planety, gwiazdy, gaz i pył są niemal w całości zbudowane ze „zwykłej” materii, takiej jak ta znana nam na Ziemi. Ale teoretycy już wiele lat temu przewidzieli istnienie we Wszechświecie zbliżonej ilości antymaterii. Zachowuje się ona pod względem fizycznym tak jak zwyczajna materia, ale wszystkie jej cząstki mają przeciwny do niej ładunek elektryczny. Przykładowo, elektron i pozyton mają tę samą masę, ale przeciwne ładunki – i +.

W roku 2001 Vachaspati opublikował swój model teoretyczny przewidujący pewne rozwiązania  nurtujące naukowców problemu braku dostatecznej ilości antymaterii w obserwowanym Wszechświecie. Sugerował on, że cały Kosmos jest wypełniony helikalnym (skręconym jak śruba) polem magnetycznym. Naukowcy już wtedy mieli zamiar poszukać śladów takiego pola na bazie danych zebranych przez satelitę Fermi, obserwującego niebo w promieniach Gamma.

Fermi, wystrzelony na orbitę Ziemi w 2008 roku, bada Wszechświat na falach jeszcze krótszych i bardziej energetycznych niż promieniowanie rentgenowskie. Fale Gamma, wytwarzane głównie przez odległe i ogromne obiekty, takie jak supermasywne czarne dziury w jądrach odległych, dużych galaktyk, są wrażliwe na pola magnetyczne, przez które przebiegają, więc jeśli takie pola faktycznie byłyby helikalne, nakładałyby one pewien spiralny wzór na obserwowany na Ziemi rozkład promieniowania Gamma.

Vachaspati wraz ze swym zespołem donosi o wykryciu tego właśnie efektu. Pole magnetyczne równomiernie przenikające Kosmos nie tylko znaleziono, ale i zdołano zmierzyć niektóre jego własności. Pole to jest nie tylko helikalne, ale posiada ponadto pewną nadwyżkę składowej lewoskrętnej – to bardzo ważny wniosek z badań, gdyż to pierwszy ślad mechanizmu mogącego odpowiadać za obserwowaną nadwyżkę materii nad antymaterią.

Mechanizm taki mógł na przykład już w pierwszych ułamkach sekund po Wielkim Wybuchu, gdy Pole Higgsa nadawało cząstkom różne masy, doprowadzić do zmian w proporcji cząstek zwykłych i antymaterii. Może to dlatego antymateria zdaje się być w naturze tak rzadka. Obecne odkrycie może być więc prawdziwym kamieniem milowym na drodze ku wyjaśnieniu tej zagadki.

Cały artykuł: W. Chen et al., Intergalactic magnetic field spectra from diffuse gamma-rays

Źródło: Elżbieta Kuligowska | astronomy.com
2 czerwca 2015

Liczba odsłon: 1581