Första observationen av antihelium

En av de stora frågorna som bekymrar kosmologer och partikelfysiker är fördelningen av materia och antimateria i universum. Det absolut utseende är om materia dominerar kosmos men utseendet kan lura. Vi kanske bara lever i ett hörn av universum som råkar domineras av materia.

Idag finner vi att det finns lite extra antimateria i vårt hörn tack vare arbetet med STAR-samarbetet vid Relativistic Heavy Ion Collider vid Brookhaven National Laboratory i USA.

Dessa killar slog ihop 10^9 guldkärnor med energier på 200 GeV och såg 18 antikärnor av helium-4 i det efterföljande vraket. Det är en imponerande prestation av en standard - åtminstone vet vi nu att antihelium-4 kan existera.

Den här typen av nedslag skapar en het klump av mer eller mindre lika många kvarkar och antikvarkar, en så kallad kvarkgluonplasma. Detta kyls ner och bildar olika partiklar och deras antipartiklar.

Naturligtvis, ju större antipartikel, desto mindre sannolikt är det att vi ser den. Faktum är att varje extra baryon i en antinucleus gör det 1000 gånger svårare att göra. Så även om positroner först dök upp 1932, dök antiprotoner och neutroner inte upp förrän 1955 och vi var tvungna att vänta till 1970 för ett ryskt team att tillkännage den första observationen av antihelium-3.

Nu, 40 år senare, har vi antihelium-4. (Det verkar osannolikt att vi kommer att se nästa i raden, antilitium-6, när som helst snart och i själva verket medger STAR-teamet att det inte kan produceras med nuvarande kolliderarteknologi.)

Vad som är viktigt med denna observation är att antihelium-4 verkar inträffa i exakt den hastighet som förutsägs av termodynamiken. Så om det inte finns någon annan mekanism för att göra det i mycket större mängder, är det osannolikt att vi kommer att se en naturligt förekommande version, oavsett hur hårt vi tittar.

Så varje observation av antihelium eller till och med tyngre antikärnor i rymden skulle indikera förekomsten av en stor mängd antimateria någon annanstans i universum, säger STAR-samarbetet.

Och, som det visar sig, tänker vi titta. Rymdfärjan Endeavour, som för närvarande är planerad att lanseras nästa månad, bär Alpha Magnetic Spectrometer till den internationella rymdstationen av just detta skäl.

Alpha är speciellt utformad för att leta efter partiklar av antimateria i kosmiska strålar. Om antihelium endast tillverkas av kända mekanismer, kommer det att vara för sällsynt att besvära Alpha. Men om experimentet till och med får en doft av antihelium eller något tyngre, förvänta dig en explosion av intresse från kosmologer och partikelfysiker.

Detta är en av de få genuint användbara vetenskaperna som planeras för rymdstationen. Låt oss hoppas att det går smidigt.

Ref: arxiv.org/abs/1103.3312 : Observation av antimateria helium-4 kärnan

Du kan nu följa The Physics arXiv Blog på Twitter

Dölj