Zvětšit obrázek

Alpha Magnetic Spectrometer 02. Kredit: NASA.

Zvětšit obrázek

Samuel Ting. Kredit: Toastforbrekkie, Wikimedia Commons.

Velký hadronový urychlovač LHC sice stojí a ještě bude stát dlouhé měsíce, kolem fyzikálních záhad se ale přesto dějí věci. Vědci kromě LHC provozují celou řadu dalších pozoruhodných experimentů, ne sice tak epických rozměrů, často ale na pořádně exotických místech. Existují například experimenty částicové fyziky probíhající hluboko pod zemí anebo naopak na oběžné dráze. Přesně takový je modul Alpha Magnetic Spectrometer (AMS-02), který je od května 2011 namontovaný na Mezinárodní vesmírné stanici ISS. Analyzuje tam kosmické záření předtím, než doletí do atmosféry Země, a hledá v něm stopy po neobvyklé hmotě. Zajímá ho antihmota a také temná hmota.

Tým AMS, který vede Samuel Ting z MIT - mimo jiné držitel Nobelovy ceny z roku 1976 za objev částice J/psí – v červenci 2012 prozradil, že AMS do té doby analyzoval přes 18 miliard událostí souvisejících s kosmickým zářením. Je duben 2013 a Ting před několika hodinami na semináři v CERNu Ting oznámil první výsledky experimentu AMS v jeho pátrání po temné hmotě. Zdá se, že AMS pozoroval velice zajímavý přebytek pozitronů. Alpha Magnetic Spectrometer od svého spuštění zaznamenal už cca 25 miliard událostí souvisejících s kosmickým zářením, v nichž se vyskytovalo 400 tisíc pozitronů, tedy antičástic elektronu, které jsou součástí antihmoty, s energií mezi 0,5 GeV až 350 GeV. Už jenom tento údaj je sám o sobě pamětihodný, protože jde o doposud největší soubor částic antihmoty zaznamenaný ve vesmíru a také zatím nejpřesnější měření proudu pozitronů v kosmickém záření.

Zvětšit obrázek

Logo experimentu AMS-02. Kredit: NASA.

Pozorovaný proud nadbytečných pozitronů na AMS se nijak zvlášť neměnil v průběhu času a objevoval se zhruba stejně ze všech směrů. Co by za tím mohlo být? Ting a jeho kolegové jsou jistě vzrušením bez sebe, ale i tak se drží při Zemi a jsou ve svých závěrech značně zdrženliví. Podle nich jsou získaná data v souladu s představou pozitronů vznikajících při anihilaci doposud zcela záhadných částic temné hmoty v okolním vesmíru. Zároveň ale připouštějí, že prozatím nemohou vyloučit jiná vysvětlení pozorovaného nadbytku pozitronů. Ting a spol. budou potřebovat ještě měsíce analýz dat ze zařízení AMS, aby mohli potvrdit, že nadbytečné pozitrony zachycované AMS opravdu jsou první zachycenou stopou temné hmoty v našem vesmíru.

Zvětšit obrázek

Modul AMS-02 zblízka. Kredit: NASA.

Nadbytek antihmoty v kosmickém záření už pozorujeme vlastně docela dlouho, asi dvě desetiletí. Koncept supersymetrie předpovídá, že dotyčné pozitrony vznikají při srážce a následné anihilaci dvou částic temné hmoty. Pokud by to tak bylo a pokud je temná hmota v našem okolí rozložená více méně rovnoměrně, tak bychom měli s AMS pozorovat zhruba to, co opravdu pozorujeme. Ve hře jsou i jiná vysvětlení, například že nadbytečné pozitrony pocházejí od pulsarů galaktické roviny Mléčné dráhy. Supersymetrické teorie také předpovídají, že by v energiích, které převyšují odpovídající hmotnost předpokládaných částic temné hmoty, mělo množství zachycených pozitronů nápadně klesat, což prozatím není jisté a situaci v oblasti energií nad 250 GeV bude nutné důkladně vyjasnit.

Nedávno zveřejněná data orbitální observatoře Planck naznačují, že 26,8 procent našeho vesmíru tvoří temná hmota. Zatím stále nevíme, co je zač, a to je k vzteku. Možná ale právě experiment Alpha Magnetic Spectrometer, který se příšerně prodražil na téměř 2 miliardy dolarů a který proto mnoho odborníků vnímá jako kontroverzní, prolomí naši dosavadní smůlu v pátrání po temné hmotě. Zapsal by se tím navěky do historie.

Literatura

CERN News 3.4. 2013, Wired 3.4. 2013, Wikipedia (Alpha Magnetic Spectrometer, Dark matter).