Experiment AMS-02. Kredit: NASA,Wikimedia Commons.

Na palubě mezinárodní vesmírné stanice ISS pracuje od roku 2011 experimentální modul částicové fyziky Alpha Magnetic Spectrometer (AMS-02). Od té doby zaznamenal přes 200 miliard událostí s částicemi kosmického záření. Naprostá většina z nich představuje sice vysokoenergetické a velmi rychlé, ale jinak běžné částice, které přilétají ze vzdáleného vesmíru.

Mezi fyziky se ale šušká, že asi tak deset z těchto událostí bylo jiných, velice exotických. Podle těchto zvěstí mělo jít o částice tvořené dvěma antiprotony a jedním či dvěma antineutrony, tedy jádra antihelia-3 a antihelia-4. Úplně původně se přitom předpokládalo, že taková detekce je reálná jen jednou za extrémně dlouhou dobu. Je to neoficiální a je to otázkou, jak se tato kauza bude dál vyvíjet. Může to být jen fyzikální kachna.

Michael A. Fedderke. Kredit: M. Fedderke.

Pokud by se to ale potvrdilo, byl by to pozoruhodný fenomén. Obecně vzato, antihmota se občas „vypařuje“ z pozemských urychlovačů a také vzniká při vysokoenergetických procesech ve vesmíru. Určitá část takových částic může přežít anihilace s běžnou hmotou a pak je zachytí naše detektory.

S antiheliem je ale problém. Podle fyziků by mělo vznikat v podmínkách, v nichž se budou antičástice, které ho tvoří, pohybovat jen velice pomalu a ve velké hustotě. Jako by se antihelium uvařilo v částicové polévce. Další problém je v tom, že podle fyziků by izotopy antihelium-4 a antihelium-3 měly existovat v poměru asi tak 10 tisíc ku jedné. Jenomže experiment AMS-02 (neoficiálně) je detekoval v poměru jedna ku dvěma, což se radikálně liší.

Logo. Kredit: Perimeter Institute for Theoretical Physics.

Jak tohle vysvětlit? Ve hře je exotická fyzika, možná dost vzrušující. Jednou z možností jde rozpad doposud neznámých částic, které by zároveň mohly být kandidátem na temnou hmotu. Michael Fedderke z Perimeter Institute v kanadském Waterloo a jeho spolupracovníci se domnívají, že by v tom mohl mít prsty doposud ryze hypotetický proces fireballové antinukleosyntézy (Fireball antinucleosynthesis).

Jde o extrémně horké a rychle se rozpínající „exploze“ plazmatu, které by mohly být odpalovány při kolizích mas temné hmoty, pokud by bylo po ruce velké množství antikvarků, co jsou již dobře známé částice antihmoty ze Standardního modelu. Fedderke a spol. spočítali, že takové události by poskytly správnou rychlost částic i divný poměr antihelia-4 a antihelia-3, jaký detekoval experiment AMS-02.

Další možný scénář by mohl zahrnovat takzvané temné trpaslíky (Dark dwarf). Jsou to hypotetické objekty z temných fotonů, temných elektronů a temných neutronů, které, pokud by se srážely, by rovněž mohly vytvářet podmínky, při nichž by vznikala jádra antihelia-4 a antihelia-3 v pozorovaném poměru.

Oba zmíněné scénáře jsou vysoce spekulativní, spíše jen takové nástřely než propracované hypotézy. Nejspíš na tom bude ještě hodně práce. Nicméně, experiment AMS-02 zatím pracuje dál a uvidíme, co zajímavého z částicové fyziky ještě přinese.

Video: AMS-02 particle physics detector explained by CERN's astronaut, Slawosz Uznanski

Literatura

Science Alert 2. 8. 2024.

Physical Review D 109: 123028.