16

Antymateria – jest jej zaskakująco dużo w centrum naszej galaktyki

DROGA-MLECZNA
W otaczającym nas świecie jest sporo materii. Laptop, za pomocą którego to napisałem jest zrobiony z materii, ale też i planeta na której aktualnie przebywam jest z materii. Tak samo z resztą jak Układ Słoneczny, w którym znajduje się ta planeta i… całkiem sporo pozostałych rzeczy znajdujących się we Wszechświecie. Całkiem sporo, czyli jednak nie wszystko, bo możemy doszukać się jeszcze czegoś takiego jak antymateria.

Antymateria występuje zarówno tutaj na Ziemi, jak i w galaktyce, w której przyszło jej istnieć, a dokładniej mówiąc naukowcy zaobserwowali całkiem sporo promieniowania gamma w centrum Drogi Mlecznej, co może mieć związek antymaterią i mogłoby sugerować, że znajdują się tam jej spore pokłady.

Antymateria – od początku

Podczas Wielkiego Wybuchu prawdopodobnie doszło do powstania zarówno materii jak i antymaterii (przeciwieństwa materii), ale… kiedy tylko doszło do zderzenia cząstek elementarnych materii z cząstkami elementarnymi antymaterii, miejsce miała anihilacja – proces w którym dochodzi do ich unicestwienia oraz wyemitowania promieniowania gamma.

Niezależnie od tego czy początkiem Wszechświata był Wielki Wybuch i czy faktycznie powstały wtedy niewyobrażalnie duże pokłady materii oraz antymaterii, które uległy natychmiastowej anihilacji, tym samym wyzwalając bardzo duże ilości energii… nie był to jedyny moment, w którym mogło dojść do  powstania pozytonów, antyprotonów i antyneutronów. Antymateria pojawia się we Wszechświecie również dzisiaj i może to być zarówno za sprawą naturalnych wydarzeń jakie mają miejsce w czasoprzestrzeni, jak i tych mniej naturalnych, tzn. spowodowanych umyślnie przez ludzi.

Antymateria powstaje podczas rozpadów pierwiastków promieniotwórczych; powstaje w jądrze Ziemi, powstaje podczas zderzeń wysokoenergetycznych cząstek promieniowania kosmicznego z cząsteczkami występującymi w atmosferze; powstaje podczas wybuchów supernowych. Powstaje też w Wielkim Zderzaczu Hadronów, gdzie naukowcy specjalnie rozpędzają cząstki materii i doprowadzają do ich zderzenia, żeby podczas wyzwalania energii doszło do powstania antymaterii, którą następnie można złapać w specjalną pułapkę.

Pojemnik na antymaterię?

Niestety, ale ciężko jest zatrzymać antycząstki na trochę dłużej… wszystko przez te przeklęte zwykłe cząstki, które powodują jej anihilację. Nieważne z czego wykonalibyśmy nasz pojemnik, i tak nie będzie odpowiedni do przechowywania antymaterii… No, chyba że złapiemy ją w specjalne pole elektromagnetyczne, które nie pozwoli jej na kontakt ze zwykłą materią? To się faktycznie sprawdza. Po stworzeniu atomów antywodoru, naukowcy złapali je w pułapkę z pola elektromagnetycznego i mogli je spokojnie zbadać.

Wiemy, że antymateria powstaje na różne sposoby, ale…

Wiemy, że antymateria powstaje na różne sposoby, ale to i tak dziwne, że w centrum naszej galaktyki prawdopodobnie znajdują się jej spore pokłady, więc naukowcy chcą lepiej zrozumieć jaka może być tego przyczyna. Właśnie dlatego zespół z Australian National University podjął się zbadania tematu i podzielił się konkluzją, iż źródłem obfitego promieniowania gamma z wewnętrznych obszarów Drogi Mlecznej mogą być eksplozje supernowych, które miały miejsce ze względu na istnienie specyficznych par białych karłów. Najpierw karły tworzą układ podwójny, ale z czasem ich odległość od siebie ulega zmniejszeniu. Później, jak możemy przeczytać w np. Pulsie Kosmosu:

Mniejszy składnik układu traci masę na rzecz większego przechodząc w stadium helowego białego karła, podczas gdy większy stopniowo staje się węglowo-tlenowym białym karłem – źródło.

Na końcu tego cyklu dochodzi do rozerwania mniejszego, helowego karła, a pozostały po nim hel w bardzo krótkim czasie gromadzi się wokół „zwycięzcy tego pojedynku”, przez co dochodzi do potężnej eksplozji znanej pod nazwą „supernowa”. To właśnie w wyniku takich wydarzeń prawdopodobnie doszło do powstania antymaterii, która czasem anihiluje po niezwykle długim czasie i wytwarza promieniowanie gamma, jakie dostrzegamy z Ziemi, patrząc na centrum Drogi Mlecznej. Dlaczego antymateria w kosmosie anihiluje dopiero po dłuższym czasie? Ponieważ nie ma tam aż tyle materii, aby szybko na nią natrafić.

Takich wydarzeń jest sporo, zbiera się więc sporo antymaterii, która anihiluje czasem wcześniej, a czasem później. W efekcie końcowym dostrzegamy ciągłe źródło promieniowania gamma.

Źródło 1, 2, 3