För ett par år sedan skickade nyttolasten för antimateriautforskning och ljuskärnor Astrofysik, PAMELA, oss lite nyfiken information ... en överbelastning av antimaterial i Vintergatan. Varför har denna medlem av det kosmiska strålspektrum intressanta konsekvenser för det vetenskapliga samfundet? Det kan betyda beviset som behövs för att bekräfta existensen av mörk materia.
Genom att anställa Fermi Large Area Telescope kunde forskare med Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology (KIPAC) vid Stanford University verifiera resultaten från PAMELA: s resultat. Genom att befinna sig i spektrumets höga energi, tycks dessa överflöd verifiera det aktuella tänkandet om beteende med mörk materia och hur det kan producera positroner.
”Det finns olika teorier, men grundtanken är att om en mörk materiapartikel skulle uppfylla dess antipartikel, båda skulle förintas. Och den förintelseprocessen skulle generera nya partiklar, inklusive positroner. ” säger Stephan Funk, biträdande professor vid Stanford och medlem av KIPAC. ”När PAMELA-experimentet tittade på spektrumet av positroner, vilket innebär provtagning av positroner över en rad energinivåer, fann det mer än man kunde förvänta sig från redan förstått astrofysikprocesser. Anledningen till att PAMELA genererade sådan spänning är att det är minst möjligt att överskottet av positroner kommer från förintelse av partiklar av mörkt material. "
Men det har varit ett fel i vad som kan ha varit en smidig lösning. Aktuellt tänkande har att positronsignalen släpper när den når en viss nivå - ett fynd som inte bekräftades och fick forskarna att känna att resultaten var otydliga. Men forskningen slutade bara inte där. Teamet bestående av Funk, Justin Vandenbroucke, en postdoc och Kavli Fellow och avli-stödd doktorand Warit Mitthumsiri, kom med några kreativa lösningar. Medan Fermi Gamma-ray Space Telescope inte kan skilja mellan negativt laddade elektroner och positivt laddade positroner utan magnet - kom gruppen med sina behov bara några hundra mil bort.
Jordens eget magnetfält ...
Det är rätt. Vår helt egen planet kan böja banorna för dessa mycket laddade partiklar. Nu var det dags för forskarteamet att starta en studie på geofysik kartor och räkna ut exakt hur jorden siktade ut de tidigare upptäckta partiklarna. Det var ett nytt sätt att filtrera resultat, men kan det fungera?
”Det som var roligast med denna analys för mig är dess tvärvetenskapliga karaktär. Vi kunde absolut inte ha gjort mätningen utan denna detaljerade karta över jordens magnetfält, som tillhandahölls av ett internationellt team av geofysiker. Så för att göra denna mätning var vi tvungna att förstå jordens magnetfält, vilket innebar att man övergav arbete som publicerats av helt olika skäl av forskare inom en annan disciplin helt. ” sa Vandenbroucke. ”Den stora takeaway här är hur värdefullt det är att mäta och förstå världen runt oss på så många sätt som möjligt. När du väl har denna grundläggande vetenskapliga kunskap är det ofta överraskande hur denna kunskap kan vara användbar. "
Konstigt nog kom de fortfarande med mer än den förväntade mängden antimateriella positroner som tidigare rapporterats i Natur. Men återigen visade inte slutsatserna det teoretiska fallet som kunde förväntas om mörk materia var inblandad. Trots dessa otvetydiga resultat är det fortfarande ett unikt sätt att titta på svåra studier och göra det bästa av det som finns.
”Jag tycker att det är fascinerande att försöka få ut det mesta av ett astrofysiskt instrument och jag tror att vi gjorde det med den här mätningen. Det var mycket tillfredsställande att vår inställning, som den var roman, verkade fungera så bra. Du måste verkligen åka dit vetenskapen tar dig. ” säger Funk. ”Vår motivation var att bekräfta PAMELA-resultaten eftersom de är så spännande och oväntade. Och när det gäller att förstå vad universum faktiskt försöker berätta här, tror jag att det var viktigt att PAMELA-resultat bekräftades med ett helt annat instrument och teknik. ”
Original berättelse Källa: Kavli Foundation News Release. För vidare läsning: Mätning av separata kosmiska strålelektron- och positronspektra med Fermi Large Area Telescope.
