For et par år siden sendte nyttelasten for antimaterieundersøkelse og lettkjerner Astrofysikk, PAMELA, oss litt nysgjerrig informasjon ... en overbelastning av antistoff i Melkeveien. Hvorfor har dette medlemmet av det kosmiske strålespekteret interessante implikasjoner for det vitenskapelige samfunnet? Det kan bety beviset som trengs for å bekrefte eksistensen av mørk materie.
Ved å benytte seg av Fermi Large Area Telescope kunne forskere med Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology (KIPAC) ved Stanford University verifisere resultatene av PAMELAs funn. Ved å være i den høye energien på spekteret ser disse overflodene ut til å verifisere dagens tenkning på mørk materieoppførsel og hvordan det kan gi positive stoffer.
"Det er forskjellige teorier, men den grunnleggende ideen er at hvis en mørk materiepartikkel skulle møte dens antipartikkel, ville begge bli utslettet. Og den prosessen med utslettelse ville generere nye partikler, inkludert positroner. ” sier Stephan Funk, adjunkt ved Stanford og medlem av KIPAC. “Da PAMELA-eksperimentet så på spekteret av positroner, som betyr prøvetaking av positroner over et spekter av energinivåer, fant det mer enn man kunne forvente fra allerede forstått astrofysiske prosesser. Årsaken til at PAMELA skapte en slik spenning, er at det i det minste er mulig at overskytende positroner kommer fra utslettelse av partikler av mørk materie. "
Men det har vært en feil i det som kan ha vært en smidig løsning. Nåværende tenkning har positonsignalet til å slippe når det når et spesifikt nivå - et funn som ikke ble bekreftet og ført til at forskerne følte resultatene var uenige. Men forskningen sluttet bare ikke der. Teamet bestående av Funk, Justin Vandenbroucke, en postdoc og Kavli Fellow og avli-støttet doktorgradsstudent Warit Mitthumsiri, kom med noen kreative løsninger. Mens Fermi Gamma-ray Space Telescope ikke kan skille mellom negativt ladede elektroner og positivt ladede positroner uten magnet - møtte gruppen behovene deres bare noen hundre mil unna.
Jordens eget magnetfelt ...
Det er riktig. Vår helt egen planet er i stand til å bøye banene til disse høyt ladede partiklene. Nå var det på tide at forskerteamet startet en undersøkelse av geofysikkart og nøyaktig fant ut hvordan Jorden siktet ut de tidligere oppdagede partiklene. Det var en ny måte å filtrere funn på, men kunne det fungere?
“Det som var mest morsomt med denne analysen for meg, er dens tverrfaglige natur. Vi kunne absolutt ikke ha foretatt målingen uten dette detaljerte kartet over jordas magnetfelt, som ble levert av et internasjonalt team av geofysikere. Så for å gjøre denne målingen, måtte vi forstå jordens magnetfelt, noe som innebar å utøve arbeid publisert av helt andre grunner av forskere i en annen disiplin. ” sa Vandenbroucke. ”Den store takeawayen her er hvor verdifull det er å måle og forstå verden rundt oss på så mange måter som mulig. Når du har denne grunnleggende vitenskapelige kunnskapen, er det ofte overraskende hvordan denne kunnskapen kan være nyttig. "
Merkelig nok kom de frem til mer enn forventet mengde antimateriale positroner som tidligere rapportert i Natur. Men igjen, funnene viste ikke det teoretiske frafallet som var å forvente hvis mørk materie var involvert. Til tross for disse usikre resultatene, er det fremdeles en unik måte å se på vanskelige studier og få mest mulig ut av det som er tilgjengelig.
“Jeg synes det er fascinerende å prøve å få mest mulig ut av et astrofysisk instrument, og jeg tror vi gjorde det med denne målingen. Det var veldig tilfredsstillende at tilnærmingen vår, romanen som den var, virket å fungere så bra. Du må virkelig dra dit vitenskapen tar deg. ” sier Funk. “Motivasjonen vår var å bekrefte PAMELA-resultatene fordi de er så spennende og uventede. Og så langt jeg forstår hva universet faktisk prøver å fortelle oss her, synes jeg det var viktig at PAMELA-resultatene ble bekreftet av et helt annet instrument og teknikk. ”
Original historiekilde: Kavli Foundation News Release. For videre lesing: Måling av separate kosmiske stråleelektron- og positronspektre med Fermi Large Area Telescope.
