Någonstans långt borta i universum brister en stjärna och en kaskad börjar.
Energi och små bitar av materia snabbar bort i alla riktningar från den blommande supernova. De påverkar planeter och andra stjärnor och kraschar i interstellära media, och någon liten del av dem når jorden.
Dessa är primära kosmiska strålar, ljusstrålarna och spöklikt subatomära partiklar som kallas neutrinoer som forskare upptäcker med fina teleskoper och en konstig, fortfarande detektor som ligger begravd under ispolen. De anländer i en torrent från alla riktningar på en gång, när stjärnor dör i hela universum.
Men de är inte de enda kosmiska strålarna. Det finns en annan typ, svårare att upptäcka och mystisk.
När primära kosmiska strålar kolliderar med interstellära medier - det okända, osynliga grejer mellan stjärnor - som media växer till liv och skickar sina egna strömmar av laddade partiklar ut i rymden, sa Samuel Ting, professor i fysik vid Massachusetts Institute of Technology som vann Nobelpriset 1976 för att upptäcka den första av en konstig ny klass av partiklar som består av både materia och antimateriella kvarkar.
Och i en ny artikel publicerad 11 januari i tidskriften Physical Review Letters har Ting och hans kollegor kartlagt ytterligare vad dessa partiklar är och hur de uppför sig. Specifikt beskrev forskarna laddningarna och spektra för partiklar av litium-, beryllium- och borkärnor som smälter in i jordens atmosfär - och bygger på tidigare resultat som beskriver laddningar och spektra för helium-, kol- och syrestrålar.
"För att studera dessa måste du sätta en magnetisk enhet i rymden, för på marken absorberas laddade kosmiska strålar av de 100 kilometerna atmosfären," sa Ting till Live Science.
Detta uppsats resultat är kulminationen på mer än två decennier av arbete, som går tillbaka till ett möte i maj 1994, då Ting och flera andra fysiker besökte Daniel Goldin, då administratör av NASA. Målet: att övertyga Goldin att sätta en magnet på den internationella rymdstationen (ISS), som började byggas fyra år senare, 1998. Utan en magnet skulle de kosmiska partiklarna bara passera genom alla detektorer i en rak linje, utan att ge information om deras egenskaper, sa Ting.
Goldin "lyssnade noggrant", sa Ting. "Han sa att detta är en bra experimentidé för rymdstationen. Men ingen har någonsin lagt en magnet i rymden, eftersom en magnet i rymden - eftersom den interagerar med jordens magnetfält - kommer att producera ett vridmoment och rymdstationen kommer att förlora kontrollen Det är precis som en magnetisk kompass. "
För att undvika att vrida ISS ur himlen byggde Ting och hans medarbetare Alpha Magnetic Spectrometer (AMS): en partikeldetektor så exakt som de vid Fermilab och CERN, men miniatyriserade och placerade i ett ihåligt magnetiskt rör. Kritiskt sett har de två halvorna av röret vänt polariteter, så de vrider till rymdstationen i motsatta riktningar och avbryter varandra, sa Ting.
2011 åkte AMS till rymden på rymdfärjan Endeavour, det hantverkets näst sista uppdrag. Och under stora delar av det senaste decenniet har AMS tyst upptäckt 100 miljarder kosmiska strålar.
I slutändan hoppas Ting och hans team att använda dessa data för att besvara mycket specifika frågor om universum, sa han. (Även om det också kan svara på mer vardagliga frågor, till exempel vilka partiklar som kan kasta astronauter på väg till Mars.)
"Folk säger 'interstellar media'. Vad är interstellar media? Vad är egenskapen? Ingen vet verkligen," sa Ting. "Nittio procent av ämnet i universum kan du inte se. Och därför kallar du det för mörk materia. Och frågan är: Vad är mörk materia? Nu, för att göra detta, måste du mäta mycket exakt positroner, antiprotoner, anti -helium, och alla dessa saker. "
Ting sade att genom noggranna mätningar av materien och antimateria som anländer till sekundära kosmiska strålar hoppas han kunna erbjuda teoretikerna de verktyg som behövs för att beskriva den osynliga materien i universum - och genom den beskrivningen, räkna ut varför universum är gjord av materia på allt och inte antimateria. Många fysiker, inklusive Ting, tror att mörk materia kan vara nyckeln till att lösa problemet.
"I början måste det finnas en lika stor mängd materia och antimateria. Så, frågorna: Varför består inte universum av antimateria? Vad hände? Finns det anti-helium? Anti-kol? Anti-syre? Var är de?"
Live Science räckte ut till ett antal teoretiker som arbetade med mörk materia för att diskutera Tings arbete och denna artikel, och många varnade för att AMS: s resultat ännu inte har kastat mycket ljus på ämnet - till stor del för att instrumentet ännu inte har gjort fasta mätningar av rymdtrycket antimateria (även om det har varit några lovande tidiga resultat).
"Hur kosmiska strålar formas och förökas är ett fascinerande och viktigt problem som kan hjälpa oss att förstå det interstellära mediet och potentiellt till och med högenergiska explosioner i andra galaxer," skrev Katie Mack, en astrofysiker vid North Carolina State University, i ett e-postmeddelande att AMS är en kritisk del av det projektet.
Det är möjligt att AMS kommer att bli mer betydelsefulla, verifierade antimateria-resultat, sa Mack, eller att materieavtäckningar - som de som beskrivs i denna artikel - kommer att hjälpa forskare att svara på frågor om mörk materia. Men det har inte hänt ännu. "Men för den mörka materiesökningen," sade hon till Live Science, "det viktigaste är vad experimentet kan berätta om antimateria, eftersom det är mörk materia som förintas till materia-antimateriella par som är nyckelsignal som söks. "
Ting sa att projektet kommer dit.
"Vi mäter positroner. Och spektrumet ser mycket ut som det teoretiska spektrumet av mörk materia. Men vi behöver mer statistik för att bekräfta, och hastigheten är väldigt låg. Så vi måste bara vänta några år," sa Ting.
