For et par år siden sendte nyttelasten til antimaterieundersøgelse og lyskerner Astrofysik, PAMELA, os nogle nysgerrige oplysninger tilbage ... en overbelastning af antistof i Mælkevejen. Hvorfor har dette medlem af det kosmiske strålespektrum interessante konsekvenser for det videnskabelige samfund? Det kan betyde det bevis, der er nødvendigt for at bekræfte eksistensen af mørkt stof.
Ved at anvende Fermi Large Area Telescope kunne forskere med Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology (KIPAC) ved Stanford University bekræfte resultaterne af PAMELAs fund. Hvad mere er, ved at være i spektret med den høje energi, ser disse overflod ud til at verificere den aktuelle tankegang om mørk sags opførsel og hvordan det kan producere positroner.
”Der er forskellige teorier, men den grundlæggende idé er, at hvis en mørk stofpartikel skulle opfylde dens antipartikel, ville begge blive udslettet. Og den udryddelsesproces ville generere nye partikler, inklusive positroner. ” siger Stephan Funk, en lektor ved Stanford og medlem af KIPAC. ”Da PAMELA-eksperimentet kiggede på spektret af positroner, hvilket betyder sampling af positroner på tværs af en række energiniveauer, fandt det mere end forventet fra allerede forståede astrofysiske processer. Årsagen til at PAMELA skabte en sådan spænding er, at det i det mindste er muligt, at overskydende positroner kommer fra udslettelse af partikler med mørkt stof. ”
Men der har været fejl i, hvad der måske var en glat løsning. Aktuel tænkning har positonsignalet til at falde, når det når et specifikt niveau - en konstatering, der ikke blev bekræftet og fik forskerne til at føle, at resultaterne var uoverensstemmende. Men forskningen sluttede bare ikke der. Holdet bestående af Funk, Justin Vandenbroucke, en postdoc og Kavli Fellow og avli-støttet kandidatstuderende Warit Mitthumsiri, kom med nogle kreative løsninger. Mens Fermi Gamma-ray Space Telescope ikke kan skelne mellem negativt ladede elektroner og positivt ladede positroner uden en magnet - kom gruppen op med deres behov bare et par hundrede miles væk.
Jordens eget magnetfelt ...
Det er rigtigt. Vores helt egen planet er i stand til at bøje stierne for disse stærkt ladede partikler. Nu var det tid for forskerteamet til at starte en undersøgelse af geofysikkort og finde ud af præcist, hvordan Jorden sigtede de tidligere detekterede partikler ud. Det var en ny måde at filtrere fund på, men kunne det fungere?
”Det, der var mest sjove ved denne analyse for mig, er dens tværfaglige karakter. Vi kunne absolut ikke have foretaget målingen uden dette detaljerede kort over Jordens magnetfelt, som blev leveret af et internationalt team af geofysikere. Så for at foretage denne måling var vi nødt til at forstå Jordens magnetfelt, hvilket betød at pore over arbejde offentliggjort af helt forskellige grunde af forskere inden for en anden disciplin helt. ” sagde Vandenbroucke. ”Det store takeaway her er, hvor værdifuldt det er at måle og forstå verden omkring os på så mange måder som muligt. Når du først har denne grundlæggende videnskabelige viden, er det ofte overraskende, hvordan denne viden kan være nyttig. ”
Mærkeligt nok kom de stadig op med mere end den forventede mængde antimateriale positroner som tidligere rapporteret i Natur. Men igen viste konklusionerne ikke det teoretiske frafald, som var at forvente, hvis der var tale om mørkt stof. På trods af disse uomgængelige resultater er det stadig en unik måde at se på vanskelige studier og få mest muligt ud af, hvad der er ved hånden.
”Jeg synes det er fascinerende at prøve at få mest muligt ud af et astrofysisk instrument, og jeg tror, vi gjorde det med denne måling. Det var meget tilfredsstillende, at vores tilgang, roman som den var, syntes at fungere så godt. Du skal også virkelig gå hen, hvor videnskaben tager dig. ” siger Funk. ”Vores motivation var at bekræfte PAMELA-resultaterne, fordi de er så spændende og uventede. Og hvad angår forståelsen af, hvad universet faktisk prøver at fortælle os her, synes jeg det var vigtigt, at PAMELA-resultater blev bekræftet af et helt andet instrument og teknik. ”
Original historiekilde: Kavli Foundation News Release. For yderligere læsning: Måling af separate kosmiske stråleelektron- og positronspektre med Fermi Large Area Telescope.
