Wykryto pas antymaterii wokół Ziemi

Nowo odkryty pas antymaterii krąży wokół Ziemi i paradoksalnie może być najlepszym przyjacielem astronauty . Pas, który składa się z antyprotonów znajdujących się w pułapce ziemskiego pola magnetycznego kilkaset kilometrów nad powierzchnią planety, może ostatecznie stać się kluczowym źródłem paliwa dla misji wyruszających poza układ słoneczny.

Naukowcy analizując dane z satelity PAMELA (Payload for Antimatter/Matter Exploration and Light-nuclei Astrophysics) , wspólnej misji naukowców z Włoch, Niemiec, Rosji i Szwecji, ogłosili wyniki 26 lipca na arXiv.org i 20 sierpnia w Astrophysical Journal Letters.

"Wyniki są wiarygodne i są zgodne z modelami, które wcześniej zakładano," mówi James Bickford, starszy członek personelu technicznego w Laboratorium Draper w Cambridge, Massachusetts, który nie był częścią badania.

Jego własne badania przewidują, że inne planet, w tym Jowisz, Saturn, Neptun i Uran, powinny mieć podobne pasy antyprotonów. Saturn może generować największą liczbę antyprotonów ze względu na interakcje pomiędzy promieniowaniem kosmicznym (energetyczne cząstki z kosmosu) i planetarnymi pierścieniami lodowymi.

 

Antyprotonów są to cząstki o tej samej masie jak bardziej znane protony , ale o przeciwnym ładunku. Polował na nie zespół PAMELA. Przeanalizowano dane zebrane przez urządzenie w okresie od lipca 2006 do grudnia 2008 roku

czyli w ciągu pierwszych 850 dni swojej misji naukowej.

 

Naukowcy, tacy jak między innymi Alessandro Bruno z Uniwersytetu w Bari we Włoszech i INFN w Bari, koncentruje się na regionie znanym jako Anomalia Magnetyczna na Południowym Atlantyku, gdzie wewnętrzny pas promieniowania Van Allena jest najbardziej zbliżony do powierzchni planety, a gęstość cząstek napotkanych przez satelitę będzie prawdopodobnie najwyższa. Na swojej niskiej orbicie Ziemi, PAMELA regularnie przeczesuje ten rejon.

Zespół zidentyfikował 28 antyprotonów o energii kinetycznej pomiędzy 60 mln oraz 750 milionów elektronowoltów. Ta liczba jest znacznie wyższa niż naukowcy spodziewali się zobaczyć ze strony promieniowania kosmicznego napierającego w kierunku Ziemi z odległych zakątków galaktyki .Antycząstki pojawiają się, tworząc cienki pas wokół Ziemi, Wirując wokół linii pola magnetycznego Ziemi i odbijając się pomiędzy planetarnymi biegunami magnetycznymi. Pas, który rozciąga się od kilkuset do około 2 tysiące kilometrów nad Ziemią ", stanowi najbardziej obfite źródło antyprotonów w sąsiedztwie Ziemi," mówi Bruno .

Większość antyprotonów pochodzi z antyneutrin, które generowane są podczas gdy energetyczne promienie kosmiczne uderzają w górnej warstwy atmosfery dziesiątki kilometrów nad powierzchnią Ziemi, mówi Bruno. Antyneutrina uciekają do atmosfery i rozpadają się do antyprotonów na znacznie większych wysokościach. Pary protonów i antyprotonów są również wytwarzane bezpośrednio w trakcie kolizji promieni kosmicznych z atmosferą. Antyprotony zwykle gromadzą się kilkaset kilometrów nad Ziemią, gdzie zwykła materia jest tak rzadka, że jest mało prawdopodobne, aby spotkać się z odpowiednikami tych cząstek - protonami co niszczyłoby je nawzajem po kontakcie.

Zmiany w energii cząstek w pasie mogą pomóc zweryfikować i skalibrować modele, które próbują ocenić wpływ na środowisko naturalne Ziemi rozbłysków i wybuchów powodowanych przez Słońce, dodał Bickford.

Antyprotony w pasie mogą pewnego dnia być zbierane jako paliwo misji podróżującej daleko poza Układ Słoneczny, twierdzi Bickford. Najlepsze koncepcje napędu antymaterii wymagają, aby gromadzić i izolować antyprotony. W odpowiednim momencie, antyprotonów będą mieszać się z protonami i niszczyć je produkując wysokoenergetyczne naładowane cząstki do napędzania statku. Liczba antyprotonów potrzebnych dla takiego napędu jednak, przekracza ilości w nowo odkrytych pasach i jest nawet znacznie większą od ilości krążącej w pasie, który może okrążyć Saturna, mówi Bickford .

"Antyprotony są niezwykle kosztowne i trudne do produkcji i przechowywania na Ziemi", a nawet najpotężniejsze zderzacze hadronów mogą produkować i więzić tylko nanogramy antymaterii każdego roku, dodaje Bickford . Dlatego antyprotony w pasie są prawie bilion razy bardziej wartościowe niż diamenty."

 

---