Vědci zveřejnili předběžné výsledky zařízení na měření kosmického záření na Mezinárodní vesmírné stanici. Vysokoenergetické antičástice elektronů bombardující Zemi by mohly pocházet z neviditelné hmoty, která zabírá čtvrtku vesmíru.
Alfa magnetický spektrometr (AMS) na palubě Mezinárodní vesmírné stanice (ISS) stál dvě miliardy dolarů, ale vyplatil se. Asi nám časem poví, jestli je vesmír opravdu z velké části vyplněn neviditelnou temnou hmotou, jak už si astrofyzikové dlouho myslí. Detektor vynesl v květnu 2011 raketoplán Endeavour. Byl to poslední let raketoplánu, který se kdy konal. Na oběžnou dráhu se při něm mimochodem podívala i plyšová verze kresleného krtečka. Přístroj AMS zaznamenává dopady částic kosmického záření. Jeho první výsledky teď vyšly v časopise Physical Review Letters.
Mezinárodní tým autorů, vedený Manuelem Aguilarem z CERN, zajímala antihmota. Ta je, jak asi víte, složena z antičástic. Jsou to částice, které mají stejnou klidovou hmotnost jako běžné částice, ale opačný elektrický náboj a další vlastnosti. Proton má kladný náboj. Jeho antičástice, antiproton, má naopak záporný. Když se běžná částice srazí se svou antičásticí, dojde k anihilaci. Obě partikule zaniknou a přemění se na nějaké jiné. Jaké to budou, závisí na druhu účastníků srážky a jejich energii.
Často jsou to částice elektromagnetického záření, fotony. V současném vesmíru je antihmota vzácná. Po velkém třesku bylo o trochu víc běžné hmoty než antihmoty, takže většina antihmoty v anihilačních reakcích zanikla. Když doletí nějaká antičástice k nám na Zemi, dá se předpokládat, že vznikla ve srovnání se stářím vesmíru nedávno, a nejspíš i někde blízko. Antičástic zdaleka k nám doletí jen málo, protože se většina z nich srazí s nějakou obyčejnou částicí a zanikne.
Nadbytečné částice
Každá částice, která dorazí do detektoru AMS, má určitou energii. Energie odpovídá rychlosti. Čím rychleji se pohybuje, tím je vyšší. V částicové fyzice je zvykem vyjadřovat energii v elektronvoltech (eV.). Jeden elektronvolt je energie, kterou dodá elektronu napětí jednoho voltu. Energie kosmických pozitronů se počítá v gigaelektronvoltech, miliardách elektronvoltů (GeV). Podle představ vědců o známých procesech v naší Galaxii by mělo množství pozitronů v závislosti na jejich energii klesat.
Pozitronů s energií 1 GeV bychom měli zaznamenávat víc než pozitronů s energií 10 GeV, a těch zase víc než pozitronů s energií 100 GeV. To ale není pravda. Do energií okolo 10 GeV vztah zhruba platí. Nad nimi ale začíná pozitronů naopak přibývat. Pozitrony navíc by mohly pocházet z anihilačních reakcí v temné hmotě, která by měla tvořit 26,8 procenta veškeré hmoty ve vesmíru.
Temná hmota nesvítí ani nepohlcuje světlo. Nedá se běžnými prostředky pozorovat. Její existence se dá odvozovat nepřímo z gravitačního působení na svítící hmotu. Ovlivňuje také reliktní záření, které zbylo ve vesmíru z doby krátce po velkém třesku. Její podstata není fyzikům známa. Není ani jisté, jestli opravdu existuje. Přebytečné kosmické pozitrony by mohly posloužit jako důkaz. Vědci o nich ví už dlouho. Existují ale i další procesy, které by mohly pozitrony vytvořit.
Nic není jisté
Antihmota může vznikat i v běžných reakcích. Některé je možno nechat proběhnout i v urychlovačích na Zemi. Když proton strefí jádro vodíku, vzniknou částice, kterým se říká piony. Ty se rozpadnou na další druh částic, mezony, a ty na elektrony a jejich antičástice pozitrony. Vysokoenergetické pozitrony by k nám mohly přilétat od pulsarů, rotujících zbytků hvězd s velmi silným magnetickým polem, schopným je patřičně urychlit. Aby fyzikové vyloučili ostatní zdroje, potřebují co nejvíc dat.
Zajímají je pozitrony s energiemi od 0,5 do 350 GeV. Detektor AMS by jim měl data poskytnout. Za osmnáct měsíců své dosavadní činnosti zaznamenal dvacet pět miliard dopadů kosmických částic. Z toho čtyři sta tisíc byly pozitrony spadající do správného energetického rozmezí.
Zatím to prý vypadá, že částice opravdu z temné hmoty pocházejí. Na definitivní ortel si však budeme muset ještě počkat. Výsledky z detektoru AMS jsou dosud největší soubor dat o kosmických pozitronech, jejž mají vědci k dispozici. Pořád je to ale jen deset procent všech dat, která chtějí autoři pokusu získat. Jasno bude teprve, až je budou mít všechna. I kdyby zařízení existenci temné hmoty prokázalo, pořád by nikdo nevěděl, z čeho je.
