DE MEST OVANLIGA KOSMISKA FENOMENEN

Universum

Nya händelser
Antimatterpartiklar kraschar i jorden, 

och forskare vet inte varför

Från LIVESCIENSE


HAWC gamma-ray observatoriet upptäcker kosmiska strålar från sin höjd av 13.500 fot i Mexiko Pico de Orizaba National Park. Sierra Negra vulkanen väver stor i bakgrunden.
Kredit: HAWC
Mer antimatpartiklar strömmar mot jorden än vetenskapsmän kan förklara - och ny forskning från ett bergstopp observatorium i centrala Mexiko fördjupa mysteriet genom att korsa en möjlig källa.
Jorden ständigt dröms av hög energi partiklar  från en mängd kosmiska källor. Fysiker Victor Hess använde en ballong för att ge de första bevisen på kosmiska strålningars utomjordiska natur 1912. Sedan dess har forskare identifierat och redogjort för en mängd olika typer, men ursprunget till några av dessa partiklar fortsätter att utlösa  experter.
Den senaste undersökningen, som beskrivs i tidskriften Science today  (17 nov), handlar om positroner, antimatorkomplementen av elektroner. Hög energi partiklar, vanligtvis protoner, reser över galaxen kan skapa par positrons och elektroner när de interagerar med damm och gas i rymden, studerar medförfattare Hao Zhou, på Los Alamos National Lab, berättade Space.com. Under 2008  mättes den rymdbaserade PAMELA- detektorn oväntat högt antal jordbundna positroner. Det var ungefär 10 gånger vad de förväntade sig att se, enligt Zhou. [ Supernova Face-Off kan lösa 40-årig Antimatter Mystery ]

Efter många års arbete samlades lägren runt två olika förklaringar, enligt ett uttalande från Michigan Technological University, som var inblandad i den nya studien. En hypotes föreslår att partiklarna kommer från närliggande pulsar , snabbt spinnande kärnor av utbrända stjärnor, som kan piska partiklar som elektroner och positrons till otroliga hastigheter. Den andra gruppen utgör ett mer exotiskt ursprung för de överskjutande positronerna, kanske med en mörk materia , en okänd, ännu genomgripande enhet som står för 80 procent av universumets massa.
Partiklar som positrons som bär en elektrisk laddning är svåra att upptäcka på jorden eftersom de kan böjas av planetens magnetfält. Men forskare har en lösning. Partiklarna interagerar också med kosmisk mikrovågsugnbakgrund - en ständigt närvarande ström av lågenergifotoner kvar från universums födelse. "High-energy-elektronen, eller positron, kommer att sparka lågenergimononen ... så det här blir fotonet en hög-energi gammastråle," sade Zhou. "Dessa gammastrålar, som inte har någon elektrisk laddning, kan passera rakt igenom magnetfältet och göra det hela vägen till jordens yta.
Zhous team gjorde detaljerade mätningar av gammastrålarna som kommer från riktningen av två närliggande pulsar - Geminga och dess följeslagare PSR B0656 + 14 - som är rätt ålder och avstånd från jorden för att ta hänsyn till de överskjutande positronerna. För att göra detta, använde forskarna High-Altitude Water Cherenkov (HAWC) Gamma-Ray Observatory , som ligger ca 4 timmar öster om Mexico City. HAWC består av mer än 300 tankar med extra rent vatten. När gammastrålar plogar in i atmosfären skapar de en kaskad av högenergipartiklar. Eftersom denna dusch av partiklar passerar genom HAWCs tankar, utsänder den blinkar av blått ljus, vilka forskare kan använda för att bestämma energi och ursprung för den ursprungliga kosmiska strålen.
Uppgifterna från HAWC avslöjade att partiklar strömmar bort från pulsärerna för långsamt för att ta hänsyn till de överskottliga positronerna, enligt ett uttalande från University of Maryland, vars forskare också bidragit till arbetet. För att ha kommit hit nu skulle partiklarna ha behövt lämna innan pulsarna hade bildat, sade Zhou.
Zhou kollegor är snabba på att påpeka ett viktigt tillvägagångssätt. "Vår mätning bestämmer inte frågan för mörk materia, men varje ny teori som försöker förklara överskottet med hjälp av pulsars kommer att behöva matcha de nya uppgifterna," University of Maryland fysiker Jordan Goodman, ledande utredare och amerikanska talesman för HAWC-samarbetet, sade i uttalandet från Maryland.
Genom att observera rotationerna av galaxer bestämde forskarna att universum innehåller mer massa än de föremål vi kan observera. De kallar denna mystiska extra massa mörk materia. Bortsett från att man ser det mörka materiens tyngdpåverkan långt ifrån, har ingen detekterat det direkt  . En populär modell av substansen innefattar emellertid svagt interagerande massiva partiklar, eller WIMPS , som interagerar med regelbunden materia enbart genom gravitation. Om de här föreslagna partiklarna skulle sönderfallas eller avlivas på något sätt, kunde de tänkbart generera elektronpar och positrons, sade Zhou.
Det finns också andra astrofysiska processer att överväga. Supernova rester  och mikrokvoter  - extremt ljusa föremål som bildas som materia spiraler mot ett svart hål - kan producera positrons, sade Zhou. Och det finns möjlighet att den ursprungliga modellen av partikelinteraktioner med kosmisk mikrovågsugnbakgrund är felaktig. "För att bekräfta en upptäckt av mörkt mater, antar jag att det fortfarande finns en lång väg att gå," sade Zhou. "Vi måste utesluta alla dessa astrofysiska processer."
Zhous team planerar att utnyttja HAWC: s oerhört breda synvinkel för att begränsa dessa alternativ i framtida studier.
Maila Harrison Tasoff på htasoff@space.com eller följ honom @harrisontasoff . Följ oss @Spacedotcom , Facebook  och Google+ . Originalartikel på Space.com 


Antimateria
August ser 80-årsdagen av Carl Andersons upptäckt av positronen, antimatormodellen mot elektronen. Men vad är antimateri, hur kan det användas - och är det farligt?

Förekomsten av antimateria förutspåddes först av Paul Dirac i papper publicerade 1928 och framåt.
Klassisk fysik tillåter endast system att ha positiv energi. Men Diracs nya teori om relativistisk kvantmekanik möjliggjorde en partikel med negativ energilösning, som en motsvarighet till den välkända positivenerginelektronen.
Efter att ha uteslutit möjligheten att denna partikel helt enkelt var protonen - som har en mycket större massa - förutspådde Dirac förekomsten av en ny partikel med samma massa av elektronen men med en laddning som var positiv snarare än negativ.
Den partikeln hittades experimentellt den 2 augusti 1930. Carl Anderson observerade spåren som producerades i partikelduschen som skapades i hans molnkammare när kosmiska strålar passerade genom den. Hans observationer innehöll en partikel med samma massa som elektronen men motsatt laddning - dess spår böjde i "fel" riktning i ett magnetfält. Anderson myntade namnet "positron" för sin nya upptäckt.
1948 fortsatte Dirac att förutse förekomsten av antiproton, motparten till protonen. Det upptäcktes 1955 av Emilio Segrè och Owen Chamberlain vid University of California, Berkeley.
Det är nu underförstått att alla partiklar har en motsvarande antimatterpartikel med motsatt laddning och kvantespinnning - även om vissa är deras egna antipartiklar . Men knappast någon antimatter ses i det observerbara universum, och varför det borde finnas väldigt mycket mer normalt är en av de stora olösta problemen i fysiken.
Skapelse och förstörelseDet var en gång tänkt att materia inte kunde skapas eller förstöras, men vi vet nu att energi och massa är utbytbara . När en partikel kolliderar med sin antipartikel förstör de två varandra, med att deras massa helt omvandlas till energi.
Den energin skapar en dusch av nya partiklar, som tjänar som en ledtråd för att en sådan händelse har ägt rum - till exempel att detektera en gammastråle med en energi på 511 keV är en signatur av en elektron och en positron som förstör varandra.
Antipartiklar kan skapas antingen naturligt eller konstgjort.
Positron produceras vanligen genom radioaktivitet - de är en biprodukt av β + förfall , där en proton i atomkärnan överföres till en neutron.
Andra antipartiklar härrör från högenergikollisioner, där överskottsenergin producerar partiklar och deras antimatormodeller.
Denna process kan utnyttjas för att producera antimateriel konstgjort genom att exempelvis kollidera en ström av högenergiprotoner med ett tätt mål för att producera antiprotoner.
Även om det också är möjligt att göra hela atomer från antimaterier, eftersom de inte har någon laddning, kan de inte lagras magnetiskt som positroner och antiprotoner kan, och riskerar att förintas med någon behållare.
Applicering och spekulationAntimatörförintagningar omvandlar hela massan av de partiklar som är inblandade i energi, efter Albert Einsteins berömda ekvation E = mc 2 .
En stor del energi kan produceras från liten massa - ett kilo materia som förstörs med samma mängd antimaterier kommer att släppa omkring lika mycket som Tsar Bomba, den största termonukleära bomben som någonsin byggts.
På grund av detta har antimateriet utsetts som ett eventuellt framtida vapen eller bränslekälla - antimatterdrivet framdrivning är en stapel av science fiction.
Antimateriet tar emellertid för långt för att producera, och för högt en energikostnad, för vapen eller bränsle att vara praktiskt. CERN hävdar att det har tagit flera hundra miljoner pund för att producera ett miljonste gram, och att göra ett gram antimateri skulle ta omkring 100 miljarder år.
Och ändå har antimateriet några viktiga användningsområden.
En typ av medicinsk avsökning, Positron Emission Tomography, använder radioaktiva "spårämnen" som genomgår β + sönderfall. När spårarna avger en positron, kolliderar den med en elektron i kroppen och den resulterande förstörelsen ger ett par gammastrålar.
Att upptäcka dessa gammastrålar gör det möjligt för medicinsk personal att bygga en bild av spårets koncentration i hela patientens kropp. Vanligtvis används spårämnet som en glukosanalog som tas upp i stora mängder av hjärnan, levern och de flesta cancerformer - vilket möjliggör detektion av tumörer.
Det har också föreslagits att antimateriel kan användas för att inte bara diagnostisera cancer utan också att behandla det, med hjälp av en teknik som liknar jonbehandling.
Detta använder en stråle av protoner för att bestråla, och därför förstöra, en tumör utan att påverka den omgivande vävnaden, som strålen helt enkelt passerar genom. Det är möjligt att om antiprotoner används i stället kommer extra energi att deponeras runt tumören när den förstörs med en normalpartikel i kroppen, vilket ger det två blaster istället för bara en antimatter som potentiellt sparar liv några decennier efter det att den var först upptäckt.

Se här också
https://sv.wikipedia.org/wiki/Antimateria



Människans utforskning av kosmos började för 60 år sedan, när de första satelliterna lanserades och den första kosmonauten uppträdde. Idag är universumsstudien gjord med hjälp av kraftfulla teleskop. Den omedelbara studien av närmaste objekt är begränsad till närliggande planeter. Även månen är ett fantastiskt mysterium för mänskligheten, ett föremål för studier av forskare. Vad kan vi säga om mer stora kosmiska fenomen. Låt oss prata om de tio mest ovanliga av dem. Galaktisk kannibalism.
Fenomenet att äta ditt eget slag är inneboende, det visar sig inte bara på levande varelser utan även på kosmiska föremål. Galaxerna är inget undantag. Så, grannarna i vårt Vintergata, Andromeda, absorberar nu mindre grannar. Ja, och inuti ”rovdjur” är mer än ett dussin som redan ätit grannar. Vintergatan själv samverkar nu med den dvärg sfäriska galaxen i Skytten. Enligt beräkningarna av astronomer kommer satelliten, som nu ligger på ett avstånd av 19 kpc från vårt centrum, att absorberas och förstöras om en miljard år. Förresten, denna form av interaktion är inte unik, ofta galaxer kolliderar bara. Efter att ha analyserat mer än 20 tusen galaxer kom forskare till slutsatsen att de alla någonsin möttes med andra.

QUASARS.

Dessa föremål är en form av ljusa beacons som skiner till oss från universums ytterkanter och vittnar om hela kosmos ursprungstider, turbulenta och kaotiska. Den energi som utfärdas av kvasar är hundratals gånger större än energin hos hundratals galaxer. Forskare hypoteser att dessa föremål är gigantiska svarta hål i galaxernas centrum långt ifrån oss. Ursprungligen kallades på 60-talet kvasar föremål med stark radioemission, men extremt små vinkeldimensioner. Senare visade det sig emellertid att endast 10% av dem som anses vara kvasarer var förenliga med denna definition. Resten av de starka radiovågorna strålade inte alls. Idag anses det vara kvasarobjekt som har varierande strålning. Vad är kvasarna – en av världens största hemligheter. En av teorierna säger att detta är en växande galax där det finns ett stort svart hål som absorberar omgivningen.

MÖRK MATERIA.


Experter misslyckades med att fixa detta ämne, såväl som i allmänhet se det. Det antas bara att det finns några stora kluster av mörk materia i universum. För analys av det finns det inte tillräckligt med moderna astronomiska tekniska medel. Det finns flera hypoteser om vad dessa formationer kan bestå av – från lätta neutrinor till svarta osynliga hål. Enligt samma del av forskarna finns ingen mörk materia alls, i tiden kan en person bättre förstå alla aspekter av gravitationen, då kommer en förklaring att komma till dessa anomalier. Ett annat namn för dessa objekt är en dold massa eller en mörk materia. Det finns två problem som orsakade teorin om förekomsten av okänd materia – skillnaden mellan observerad massa av objekt (galaxer och kluster) och gravitationseffekterna från dem, liksom motsättningen för de kosmologiska parametrarna för den genomsnittliga densiteten i rymden.


GRAVITATIONSVÅGOR.

Denna term avser förvrängningar av rymdtidskontinuen. Detta fenomen förutspåddes även av Einstein i sin allmänna relativitetsteori, även av andra gravitationsteorier. Gravitationsvågor rör sig med ljusets hastighet, och det är extremt svårt att fånga dem. Vi kan bara se de som bildas som en följd av globala kosmiska förändringar som sammanslagning av svarta hål. Detta är endast möjligt med hjälp av stora specialiserade gravitationsvåg- och laserinterferometriska observatorier, såsom LISA och LIGO. Gravitationsvågen utstrålas av någon rörlig accelererad materia, så att vågens amplitud är signifikant krävs en stor massa av radiatorn. Men det betyder att ett annat objekt verkar på det då.Det visar sig att gravitationsvågor utstrålas av ett par föremål. Till exempel är en av de mest kraftfulla källorna till vågor de kolliderande galaxerna.


VAKUUMENERGIN.

Forskare har upptäckt att det i det kosmiska vakuumet inte är så tomt som det allmänt tros. Och kvantfysik säger direkt att rymden mellan stjärnorna är fylld med virtuella subatomära partiklar, som ständigt förstörs och omformas. De fyller hela utrymmet med energi av anti-gravitation ordning, tvinga utrymmet och dess föremål att röra sig. Var och varför – ett annat stort mysterium. Nobelpristagaren R. Feynman tror att vakuumet har en så stor energipotential att i vakuum innehåller volymen i en glödlampa så mycket energi att det är tillräckligt att koka alla världens oceaner. Men fram till nu anser mänskligheten det enda som är möjligt att ta emot energi från materia, ignorera vakuumet. Mikro svarta hål.



Kommentarer

Skicka en kommentar