Zdarzenie zderzenia proton-proton zarejestrowane przez detektor LHCb, pokazujące tor, po którym porusza się antyproton powstały w zderzeniu

Antymateria i ciemna materia – co je łączy? Odpowiedź znajdziemy w LHCb

Naukowcy z CERN są coraz bliżej poznania prawdziwej natury antymaterii. W jednym z eksperymentów Wielkiego Zderzacza Hadronów (LHCb) próbowali ustalić, skąd pochodzi antymateria ze zderzeń kosmicznych.

Zespół fizyków z LHCb przedstawił analizę zderzeń cząstek z LHC, która może rzucić nowe światło na pochodzenie antymaterii. Naukowcy od dawna zastanawiają się, czy antymateria ma związek z ciemną materią, która to z kolei utrzymuje galaktyki i ich skupiska razem.

W Wielkim Zderzaczu Hadronów są przeprowadzane nie tylko eksperymenty dotyczące skali mikro (cząstki elementarne), ale także te związane z obiektami makro. Za eksperymenty kosmiczne odpowiada spektrometr magnetyczny alfa (AMS), który został złożony w CERN i zainstalowano go na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS).

Antyprotony z ciemnej materii?

AMS wykrył w promieniowaniu kosmicznym, które stale bombarduje Ziemię frakcję antyprotonów, czyli antycząstek protonów. Antyproton różni się od protonu głównie odwrotnym ładunkiem elektrycznym, momentem magnetycznym, a także liczbą barionową – ma jednak tę samą masę i czas życia.

Fizycy już od dawna spekulują, że antyprotony mogą powstawać podczas zderzeń cząstek materii, choć nie udało się tego potwierdzić. Mogą także rodzić się w wyniku zderzeń protonów z jądrami atomowymi w ośrodku międzygwiazdowym (składającym się głównie z wodoru i helu).

Czytaj też: Nowe cząstki elementarne? Naukowcy z CERN na coś trafili

W ostatnich eksperymentach, zespół LHCb szukał antyprotonów produkowanych w pewnej odległości od miejsca zderzenia, czyli poprzez przemianę cząstek zwanych antyhiperonami. Naukowcy wykorzystali dane ze zderzeń proton-hel – przeanalizowali próbkę ok. 34 milionów takich zdarzeń. Porównali szybkość produkcji antyprotonów z rozpadów antyhiperonów do szybkości produkcji antyprotonów natychmiastowych, czyli takich, które powstają bezpośrednio w wyniku zderzenia.

Okazało się, że antyprotony powstające w wyniku przemian antyhiperonów są znacznie częstsze niż te antyprotony natychmiastowe.

Ten wynik uzupełnia nasze poprzednie pomiary szybkiej produkcji antyprotonów i poprawi przewidywania modeli. Ta poprawa może z kolei pomóc eksperymentom kosmicznym w znalezieniu dowodów na istnienie ciemnej materii.

Chris Parkes, rzecznik LHCb