Eerste waarneming van antihelium

Een van de grote vragen waar kosmologen en deeltjesfysici zich zorgen over maken, is de verdeling van materie en antimaterie in het heelal. Het zeker ziet er uit is als materie de kosmos domineert, maar schijn bedriegt. We leven misschien in een hoek van het universum die toevallig wordt gedomineerd door materie.

Vandaag ontdekken we dat er een beetje extra antimaterie in onze hoek zit dankzij het werk van de STAR-samenwerking bij de Relativistic Heavy Ion Collider in het Brookhaven National Laboratory in de VS.

Deze jongens sloegen 10^9 gouden kernen met een energie van 200 GeV tegen elkaar en zagen 18 antinucleï van helium-4 in het daaropvolgende wrak. Dat is naar maatstaven een indrukwekkende prestatie - we weten nu tenminste dat antihelium-4 kan bestaan.

Bij dit soort inslagen ontstaat een hete klodder van min of meer gelijke aantallen quarks en antiquarks, een zogenaamd quark-gluonplasma. Dit koelt af en vormt verschillende deeltjes en hun antideeltjes.

Natuurlijk, hoe groter het antideeltje, hoe kleiner de kans dat we het zien. Elke extra baryon in een antinucleus maakt het zelfs 1000 keer moeilijker om te maken. Dus hoewel positronen voor het eerst opdoken in 1932, verschenen antiprotonen en neutronen pas in 1955 en moesten we wachten tot 1970 voordat een Russisch team de eerste waarneming van antihelium-3 aankondigde.

Nu, 40 jaar later, hebben we antihelium-4. (Het lijkt onwaarschijnlijk dat we de volgende in de rij, antilithium-6, snel zullen zien en het STAR-team geeft zelfs toe dat het niet kan worden geproduceerd met de huidige botsertechnologie.)

Wat belangrijk is aan deze observatie is dat antihelium-4 precies lijkt voor te komen met de snelheid die wordt voorspeld door de thermodynamica. Dus tenzij er een ander mechanisme is om het in veel grotere hoeveelheden te maken, is het onwaarschijnlijk dat we een natuurlijk voorkomende versie zullen zien, hoe hard we ook kijken.

Dus elke waarneming van antihelium of zelfs zwaardere antinucleï in de ruimte zou wijzen op het bestaan ​​van een grote hoeveelheid antimaterie elders in het heelal, zegt de STAR-samenwerking.

En, zo blijkt, we zijn van plan om te kijken. De Space Shuttle Endeavour, die momenteel gepland staat voor volgende maand gelanceerd te worden, brengt de Alpha Magnetic Spectrometer juist om deze reden naar het International Space Station.

Alpha is speciaal ontworpen om te zoeken naar deeltjes antimaterie in kosmische straling. Als antihelium alleen wordt gemaakt door bekende mechanismen, zal het te zeldzaam zijn om Alpha te storen. Maar als het experiment zelfs maar een snuifje antihelium of iets zwaarders krijgt, verwacht dan een explosie van interesse van kosmologen en deeltjesfysici.

Dit is een van de weinige echt bruikbare stukjes wetenschap die gepland zijn voor het ruimtestation. Laten we hopen dat het vlot verloopt.

Referentie: arxiv.org/abs/1103.3312 : Observatie van de antimaterie Helium-4-kern

Je kunt The Physics arXiv Blog nu volgen op Twitter

zich verstoppen