Un paio di anni fa, il Payload for Antimatter Matter Exploration and Light-nuclei Astrophysics, PAMELA, ci ha inviato alcune curiose informazioni ... un sovraccarico di antimateria nella Via Lattea. Perché questo membro dello spettro dei raggi cosmici ha implicazioni interessanti per la comunità scientifica? Potrebbe significare la prova necessaria per confermare l'esistenza della materia oscura.
Impiegando il Fermi Large Area Telescope, i ricercatori del Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology (KIPAC) presso la Stanford University sono stati in grado di verificare i risultati delle scoperte di PAMELA. Inoltre, essendo nella parte alta dell'energia dello spettro, queste abbondanze sembrano verificare il pensiero attuale sul comportamento della materia oscura e su come potrebbe produrre positroni.
“Esistono varie teorie, ma l'idea di base è che se una particella di materia oscura dovesse incontrare la sua anti-particella, entrambe sarebbero annientate. E quel processo di annientamento genererebbe nuove particelle, compresi i positroni. " dice Stephan Funk, un assistente professore a Stanford e membro del KIPAC. “Quando l'esperimento PAMELA ha esaminato lo spettro dei positroni, il che significa campionare i positroni attraverso una gamma di livelli di energia, ha scoperto più di quanto ci si aspetterebbe da processi astrofisici già compresi. La ragione per cui PAMELA ha generato tale eccitazione è che almeno è possibile che i positroni in eccesso provengano dall'annientamento delle particelle di materia oscura ".
Ma c'è stata un'anomalia in quella che avrebbe potuto essere una soluzione semplice. Il pensiero attuale ha il segnale positrone che si spegne quando raggiunge un livello specifico - una scoperta che non è stata verificata e ha portato i ricercatori a ritenere i risultati inconcludenti. Ma la ricerca non è finita qui. Il team composto da Funk, Justin Vandenbroucke, postdoc e Kavli Fellow e lo studente laureato supportato da avli Warit Mitthumsiri, ha trovato alcune soluzioni creative. Mentre il telescopio spaziale a raggi gamma Fermi non è in grado di distinguere tra elettroni caricati negativamente e positroni caricati positivamente senza un magnete, il gruppo ha sviluppato i loro bisogni a poche centinaia di miglia di distanza.
Il proprio campo magnetico terrestre ...
Giusto. Il nostro stesso pianeta è in grado di piegare i percorsi di queste particelle altamente cariche. Ora era il momento per il team di ricerca di iniziare uno studio sulle mappe geofisiche e capire con precisione come la Terra stava setacciando le particelle precedentemente rilevate. Era un nuovo modo di filtrare i risultati, ma poteva funzionare?
“La cosa più divertente di questa analisi per me è la sua natura interdisciplinare. Non avremmo assolutamente potuto effettuare la misurazione senza questa mappa dettagliata del campo magnetico terrestre, fornita da un team internazionale di geofisici. Quindi, per effettuare questa misurazione, abbiamo dovuto comprendere il campo magnetico terrestre, il che significava approfondire il lavoro pubblicato per ragioni completamente diverse dagli scienziati di un'altra disciplina. " disse Vandenbroucke. “Il grande asporto qui è quanto sia prezioso misurare e comprendere il mondo che ci circonda in tutti i modi possibili. Una volta che hai queste conoscenze scientifiche di base, è spesso sorprendente come questa conoscenza possa essere utile ".
Stranamente, hanno comunque trovato più della quantità prevista di positroni di antimateria come precedentemente riportato Natura. Ma ancora una volta, i risultati non hanno mostrato il calo teorico che ci si aspettava se fosse coinvolta la materia oscura. Nonostante questi risultati inconcludenti, è ancora un modo unico di guardare studi difficili e ottenere il massimo da ciò che è a portata di mano.
“Trovo affascinante cercare di ottenere il massimo da uno strumento astrofisico e penso che l'abbiamo fatto con questa misurazione. È stato molto soddisfacente che il nostro approccio, per quanto nuovo, sembrasse funzionare così bene. Inoltre, devi davvero andare dove la scienza ti porta. " dice Funk. “La nostra motivazione è stata quella di confermare i risultati di PAMELA perché sono così entusiasmanti e inaspettati. E per quanto riguarda la comprensione di ciò che l'Universo sta effettivamente cercando di dirci qui, penso sia importante che i risultati di PAMELA siano stati confermati da uno strumento e una tecnica completamente diversi. "
Fonte originale della storia: Comunicato stampa della Fondazione Kavli. Per ulteriori letture: misurazione di elettroni a raggi cosmici separati e spettri di positroni con il telescopio ad ampia area di Fermi.
