Екип от изследователи в ЦЕРН обяви: Тъмната материя съществува

През 2010 г. физиците, работещи в Големия адронен колайдер, успяха да получат много необичаен вид антиматерия, известна като „антихелий“. Антиматерията е нестабилна форма на материята, която анихилира, когато се срещне с обикновената материя, а антихелият е двойник на антиматерията на обикновения хелиев атом – същият хелий, с който се пълнят, например, балоните, с които украсяваме нашите партита. Никой досега не е откривал частица антихелий на Земята, но тя може да се окаже ключът към разрешаването на една от най-големите загадки на физиката – природата на тъмната материя.

Екип от изследователи в ЦЕРН обяви, че е успял да получи около 18 000 ядра антихелий, което показва съществуването на тъмна материя, съобщи „Wired Magazine“.

Според физика-изследовател от ЦЕРН Иван Воробьов антихелият се среща много рядко на Земята, но въпреки това учените смятат, че в нашата галактика може да има доста голямо количество от него. Това е така, защото според тях антихелият може да се появи при разпадането на тъмната материя – невидима субстанция, която изглежда представлява 85% от цялата материя във Вселената. Екип от изследователи, ръководен от Воробьов, обяви, че е успял да получи около 18 000 ядра антихелий – и, което е по-важно, учените използвали резултата, за да изчислят вероятността, с която наземните детектори биха могли да засекат антихелий, пристигащ от дълбините на космоса и вероятно представляващ фактор, който показва съществуването на тъмна материя.

Между 2016 г. и 2018 г. екипът на Воробьов успял да наблюдава повече от един милиард сблъсъка на частици по време на експерименти в 16-километровия пръстен на ускорителя LHC, разположен в Женева. Имало два вида сблъсъци на частици: протони с протони и оловни йони с оловни йони, които се разпадали и образували много нови частици като пиони, каони и освен това – давали началото на още повече протони. За записването на фрагментите са били необходими петабайти данни (еквивалентни на няколко хиляди преносими твърди диска). След това учените се заемат с пресяването на информацията. „Филтрирахме само частта, която ни интересуваше“, казва Воробьов, участник в съвместния експеримент ALICE, осъществил проекта (абревиатурата ALICE означава ALarge Ion Collider Experiment, т.е. „експеримент с голям йонен колайдер“).

По-специално екипът на Воробьов се фокусирал върху вид античастица, известна като антихелий-3, състояща се от два антипротона и един антинеутрон. Екипът на Воробьов не е първият, който получава антихелий-3; тази античастица е наблюдавана за първи път през 1970 г. и също е получена на колайдер. Но никой не е успял да го открие в природата. Въпреки че антиматерията се образува естествено на нашата планета, тя обикновено се състои от леки частици като позитрони (античастици на електроните, които са хиляди пъти по-малки от антихелия). Антихелий-3 обаче е сравнително тежък и колкото по-тежка е частицата антиматерия, толкова по-рядко се появява.

Както е известно, физиците са стигнали до заключението, че тъмната материя съществува благодарение на гравитационното си въздействие върху въртенето на галактиките. Въпреки това учените все още не знаят от какво се състои тъмната материя. Досегашните хипотези включват както тежки обекти, като черни дупки, така и леки обекти, чиято маса е стомилионна част от масата на електрона. Преди две десетилетия физиците за първи път изказаха хипотезата, че някои частици тъмна материя, известни като слабо взаимодействащи маси или WIMP, са способни да анихилират с антитъмна материя, създавайки равни количества материя и антиматерия. Ако се окаже, че тъмната материя при анихилация произвежда антихелий, откриването на тази античастица ще бъде най-важното доказателство, че тя съществува.

Както експериментът в Големия адронен колайдер, така и анализът на данните са важни за науката, защото затвърждават убеждението на учените, че стратегията за търсене на тъмна материя трябва да се съсредоточи върху откриването на антихелий в космическото пространство.

Експериментът ALICE поставя основите на нов подход, който ще помогне за разгадаването на тайната на тъмната материя.

По публикацията работи: Силвана Димитрова