Необъяснимый поток антигелия: возрождение поиска «вимпов» как темной материи?

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Мнение | Наука и космос

В последние годы физика элементарных частиц переживает эпоху бурного развития, и одним из самых захватывающих направлений исследований является поиск темной материи. Ученые всего мира стремятся найти следы этой загадочной субстанции, составляющей около 85% всей материи во Вселенной. Одним из перспективных методов поиска является изучение потоков античастиц, приходящих к нам из космического пространства.

Недавно детектор AMS-02, установленный на Международной космической станции, зафиксировал несколько событий, которые могут быть интерпретированы как следы антигелия. Это открытие вызвало огромный интерес в научном сообществе, поскольку стандартные астрофизические модели не могут объяснить столь значительный поток антигелия.

WIMPs, вольная интерпретация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com
Образование антигелия: стандартные и экзотические сценарии

Антигелий, как и другие античастицы, может образовываться в результате столкновения частиц космических лучей с межзвездным газом. Этот процесс, называемый вторичным образованием, хорошо изучен и предсказывает крайне низкий поток антигелия, несовместимый с данными AMS-02.

Интегральные полные сечения производства d (левая панель) и 3He (правая панель) из p + p столкновений как функция энергии снаряда на нуклон. Мы сравниваем наши сечения с сечениями, полученными Шуклой и соавторами [52 здесь и далее см. основное исследование], а для d также с сечениями, полученными Кахельриессом и др [53] для p + p взаимодействий.
Автор: Pedro De La Torre Luque, Martin Wolfgang Winkler, Tim Linden; Cosmic-Ray Propagation Models Elucidate the Prospects for Antinuclei Detection; arXiv:2404.13114 [astro-ph.HE]; DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.2404.13114 Источник: arxiv.org

Другим возможным источником антигелия является аннигиляция темной материи. Некоторые модели темной материи предсказывают, что при аннигиляции могут образовываться антикварки, которые затем объединяются в антипротоны и антинейтроны, а в конечном итоге — в антигелий.

Однако, даже в самых оптимистичных сценариях, стандартные модели аннигиляции темной материи не могут объяснить наблюдаемый поток антигелия. Это указывает на необходимость поиска более экзотических механизмов его образования.

Спектры антиядер при инжекции, образующихся при аннигиляции DM, в канале ¯bb, полученные для масс WIMP 30, 50, 100, 200, 500 и 1000 ГэВ для производства d и 3He. Левая панель: Вычисленный спектр d DM аннигиляции, произведенной WIMP различных масс, аннигилирующим в b¯b конечные состояния, в предположении pc = 208 МэВ. Правая панель: То же, что и на левой панели, но для 3He, в предположении pc = 238 МэВ.
Автор: Pedro De La Torre Luque, Martin Wolfgang Winkler, Tim Linden; Cosmic-Ray Propagation Models Elucidate the Prospects for Antinuclei Detection; arXiv:2404.13114 [astro-ph.HE]; DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.2404.13114 Источник: arxiv.org
Новые горизонты: поиск необычных частиц и процессов

Один из таких механизмов связан с распадом Λb-барионов, содержащих b-кварк. Распад Λb-барионов на антигелий-3 был предложен в качестве возможного объяснения данных AMS-02. Для проверки этой гипотезы необходимы дополнительные измерения на ускорителях, например, на Большом адронном коллайдере (LHC).

Другой интригующей возможностью является существование частиц темной материи с необычными свойствами. Некоторые модели предсказывают существование «темных» секторов, взаимодействующих с нашим миром только через гравитацию. Аннигиляция частиц в таких секторах может приводить к образованию каскадов «темных» частиц, которые затем распадаются на обычные кварки и антикварки, увеличивая поток антигелия.

Верхние пределы спектра антиядер, образующихся в результате аннигиляции WIMP с различными массами, оцененные при 95%-ной верхней предельной скорости аннигиляции, соответствующей границам темной материи, полученным в наших антипротонных анализах. Полосы представляют собой 1σ неопределенность на пк, как объясняется в тексте. Левая панель: Предсказанные верхние пределы для спектра d от аннигиляции ВИМП, в сравнении с пределами чувствительности GAPS и AMS-02. Правая панель: Предсказанные верхние пределы для спектра 3He от аннигиляции ВИМП. Здесь наши прогнозы сравниваются с ожидаемой чувствительностью AMS-02 (15 лет) и с прогнозами будущего эксперимента ALADInO (5 лет).
Автор: Pedro De La Torre Luque, Martin Wolfgang Winkler, Tim Linden; Cosmic-Ray Propagation Models Elucidate the Prospects for Antinuclei Detection; arXiv:2404.13114 [astro-ph.HE]; DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.2404.13114 Источник: arxiv.org
Антивещество как ключ к тайнам Вселенной

Исследование космического антивещества, в частности антигелия, находится на переднем крае современной физики. Предстоящие эксперименты на LHC и новых космических обсерваториях позволят существенно уточнить наши знания об образовании антигелия и, возможно, открыть новые частицы и взаимодействия, выходящие за рамки Стандартной модели.

Обнаружение антигелия может стать ключом к пониманию природы темной материи и других фундаментальных вопросов, стоящих перед современной наукой. Это захватывающее время для физики элементарных частиц, и мы с нетерпением ждем новых открытий, которые могут изменить наше представление о Вселенной.

2 комментария

a
«В последние годы физика элементарных частиц переживает эпоху бурного развития».
Лет двадцать если не больше, как наблюдается застой в физике элементарных частиц. Пока что все эксперименты не выходят за рамки Стандартной модели. Доходит до того, что чем точнее эксперимент, тем ближе результат к расчетам СМ. «Расширений» придумано море, но ничего толком проверить нельзя.
Y
Что же делать?
Ждать?

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Серфинг без капли воды: как оазис Уакачина стал курортом для тех, кто боится утонуть

Хочется ловить волну, но вот проблема: только оказавшись в водоёме глубже пары метров, вам даётся исключительно стиль топориком ко дну? В таком случае вам стоит узнать про самое необычное место для...

Астрономы доказали существование трех популяций сливающихся черных дыр: неразлучные пары, случайные встречи и «каннибалы»

Астрофизики получают информацию о слияниях черных дыр благодаря детекторам гравитационных волн. Когда два сверхплотных объекта сталкиваются, они вызывают возмущение пространства, которое...

Туер «Енисей»— один из последних в мире: почему он до сих пор работает на Казачинском пороге, хотя на всех остальных реках России и Европы такие суда давно исчезли

На реке Енисей есть участок, который веками оставался серьёзным препятствием для судоходства. Это Казачинский порог — природная «плотина» из скальных выступов и каменистых гряд,...

Наши предки вылуплялись из яиц: окаменелость возрастом 250 млн лет подтвердила спорную гипотезу палеонтологов

Эволюционная история млекопитающих неразрывно связана с процессом размножения. Долгое время биологи опирались на устоявшееся положение: древние предки современных млекопитающих, известные как...

Фильм «Белое солнце пустыни»: как он стал негласным талисманом космонавтов

У советских и российских космонавтов сложилась необычная, но неизменная традиция: перед стартом обязательно смотреть фильм «Белое солнце пустыни» — начало ритуала существует ещё с...

Обзор USB-тестера FNIRSI FNB-C2: с поддержкой PD 3.1 и мощностью 240 Вт

Новая модель USB-тестера FNIRSI FNB-C2 — это не просто компактный измерительный прибор, а полноценный инструмент для диагностики современных устройств питания. Он предназначен для...