Неофициальные сообщения о столкновении 10 ядер антигелия с Международной космической станцией заставили физиков-теоретиков выйти за рамки существующих моделей в поисках объяснений.
Хотя небольшое количество космических частиц может показаться мелочью, сигнатура потока антигелия настолько необычна, что исследователи воспринимают это событие как дождь в пустыне.
В своем недавно опубликованном анализе ученые из Канадского института теоретической физики Периметр и Университета Джона Хопкинса в США приводят доводы в пользу рассмотрения физики за пределами общепринятой Стандартной модели, предполагая, что в этом может быть замешана даже темная материя.
С 2011 года Альфа-магнитный спектрометр (AMS-02) находится на борту Международной космической станции, тихо фиксируя более 200 миллиардов событий с космическими лучами.
Хотя большинство из них были обычными частицами, разогнанными на огромных расстояниях в космосе до высоких скоростей, неопубликованные отчеты предполагают, что десять из них были чем-то необычным, состоящим из пар антипротонов, связанных с одним или двумя антинейтронами.
Каждая фундаментальная частица «обычной» материи, такая как электроны, нейтрино и кварки, имеет соответствующий аналог с теми же характеристиками, но противоположным зарядом: античастицу.
Теоретически, античастицы, такие как позитроны, антинейтрино и антикварки, должны были появиться из «печей» Большого взрыва в более или менее одинаковых количествах, что и электроны, нейтрино и кварки, быстро аннигилируя друг с другом во вспышке гамма-лучей.
Тот факт, что Вселенная состоит не только из расширяющегося свечения электромагнитного излучения, предполагает, что мы чего-то не понимаем в балансе первичной материи и антиматерии.
Так же, как можно получить тонкую струйку антиматерии с помощью коллайдеров частиц на Земле, природа продолжает порождать антипротоны и антинейтроны в катастрофических высокоэнергетических событиях. Некоторая их часть даже избегает аннигиляции, иногда сталкиваясь с детекторами на Земле.
Предполагаемые обнаружения AMS-02 касались антипротонов и антинейтронов в форме ядер антигелия — редкого соединения, которое потребовало бы, чтобы античастицы двигались медленно и были плотно упакованы, чтобы дать субатомным частицам шанс соединиться.
Любопытно, что на каждое ядро антигелия с двумя антинейтронами, изотопом под названием антигелий-4, приходилось два ядра с одним антинейтроном: антигелий-3. Опираясь исключительно на известную физику, лучшее, что удалось получить исследователям, — это измеренное соотношение изотопов 10 000 к одному.
Что бы ни создало два вида изотопов антиматерии и не отправило их в нашу сторону, оно не было таким избирательным в отношении размера антигелия, как известные процессы, что позволяет предположить, что начальные условия требовали невероятно медленного движения субатомных строительных блоков до того, как они были выброшены.
Одна из возможностей может быть связана с распадом неизвестной в настоящее время частицы, которая может быть даже темной материей. Даже если бы такая частица существовала, остается вопрос о том, как она оказалась летящей через космос со скоростью, составляющей лишь часть скорости света.
Отталкиваясь от этого, исследователи предполагают, что невероятно горячая, быстро расширяющаяся концентрация плазмы, созданной из известных частиц, могла бы обеспечить как толчок, так и правильное соотношение ядер антигелия.
Хотя такие «огненные шары» никогда не наблюдались, они могли бы возникать при столкновениях масс темной материи, содержащих достаточное количество антикварков.
Второй возможный сценарий включает в себя так называемые «темные карлики». Эти гипотетические шары из тёмных фотонов, темных электронов и темных нейтронов также могут сталкиваться друг с другом, создавая условия, при которых может излучаться антигелий в измеренных соотношениях.
Ни одна из моделей не проработана до конца, они состоят из сложной динамики, оставляющей много места для обсуждения потенциальных деталей. И это только та физика, о которой мы знаем, — сама темная материя еще не подтверждена как материальное явление, не говоря уже о том, чтобы ее понять.
Тем не менее, в математике даже таких спекулятивных моделей, как эта, могут быть скрыты зерна открытий, которые могут превратить другие неожиданные измерения в огненные шары творения, порожденные сталкивающейся тьмой.
У AMS-02 есть еще шесть лет работы, в течение которых он может собрать данные, которые дадут еще одну точку зрения на происхождение этого странного ливня антигелия.
Или же он может подтвердить, что где-то в далеких уголках космоса происходит нечто неожиданное, что строит атомы антиматерии, насмехаясь над нами из тени.
Исследование было опубликовано в Physical Review D.
Читайте также: Зеркальная Вселенная: уже не научная фантастика?
