Antimadde ve karanlık madde arasındaki bağlantı nasıl anlaşılır?
1. Karanlık madde çarpışması pozitron üretir
Pozitif parçacıkların ve anti parçacıkların çarpışması, enerjilerini serbest bırakmak için iki fotona dönüştürülebilen yok oluşa neden olacaktır. Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, yeşil noktalar, turuncu patlama noktasında çarpışan pozitif ve negatif parçacıkları temsil eder ve kırmızı eğri, salınan fotonlardır.
Bu süreç tersine çevrilebilir - iki foton çarpışır (ikinci turuncu patlama noktası) Fotonun enerjisi yeterince güçlü olduğu sürece, bir çift pozitif ve negatif madde yeniden üretilebilir (en sağdaki iki yeşil nokta).
Ortadaki iki höyüğün turuncu patlama noktasını kapatırsanız, bir çift pozitif ve negatif partikülün yok olduğu ve yeni bir çift pozitif ve negatif partikül üretildiği kabul edilebilir. İlk pozitif ve negatif parçacık çifti karanlık madde, ikinci çift ise pozitron ve elektron ise konunun cevabı budur. Bu fenomenin meydana gelmesinin koşulu, enerjinin korunumuna uyması gerektiğidir, yani karanlık madde kütlesi, elektronların kütlesinden büyük veya ona eşit olmalıdır (yoktan değil). Karanlık madde, elektron kütlesinden daha yüksek olduğunda, ekstra kütle kinetik enerji biçiminde yayılabilir.
2. Alfa Manyetik Spektrometre (AMS)
AMS, Uluslararası Uzay İstasyonuna kurulmuş bir parçacık fiziği deney ekipmanıdır.Amaç, evrendeki karanlık madde ve antimaddeyi tespit etmek için benzersiz uzay ortamını kullanmaktır. Uluslararası Uzay İstasyonunda kurulu AMS şuna benzer:
En son AMS sonuçları, yüksek enerjili parçacıklardaki anti-parçacık oranının beklentilerimizi çok aştığını ortaya koydu. Burada bahsedilen antiparçacık sadece pozitronları değil aynı zamanda anti-protonları da içerir.
Aşağıdaki şekilde yatay eksen enerjidir, dikey eksen antiprotonun protona oranıdır, kırmızı nokta gerçek veridir, geniş çizgi beklenen modeldir (kozmik ışın modeli tarafından yapılmıştır), kırmızı nokta beklenen modelden çok daha yüksektir. Antiproton'un beklentilerin ötesindeki bu kısmı, karanlık maddenin yok edilmesiyle üretilebilir.
3. Karanlık madde mi yoksa Pulsar mı?
Yukarıda karanlık madde çarpışmalarının antiparçacıklar üretebileceğinden bahsetmiştik. Bununla birlikte, diğer birçok yöntem karşıt parçacıklar üretebilir Örneğin, kozmik ışınlar ile yıldızlararası ortam arasındaki ortak çarpışma, çoğu karşıt parçacıkların kaynağıdır Mevcut kozmik ışın modeli tam olmayabilir.
Bir başka olasılık da, bu karşıt parçacıkların, nötron yıldızlarının yüzeyinden çeşitli parçacıkları yuvarlayabilen güçlü manyetik alanlara sahip olan yakındaki pulsarlardan kaynaklanmasıdır. Bu yüksek hızlı parçacıklar fotonlarla çarpışır Ters Compton etkisiyle üretilen yüksek enerjili fotonlar, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi çok sayıda pozitif parçacık üreterek çift üretime yol açabilir:
Bu fazla antiparçacıklar karanlık maddeden mi yoksa pulsarlardan mı kaynaklanıyor? Profumo, parçacıkların yönlülüğü ile ayırt edilebileceğini öne sürdü. Bu parçacıkların hepsi aynı yönden geliyorlarsa, büyük olasılıkla pulsarlar, aksine karanlık maddeden geliyorlar. Karanlık maddenin güneş sistemi etrafında eşit olarak dağıtılması gerektiğinden, sinyal her yönden gelmelidir. Bununla birlikte, mevcut AMS, parçacıkların yönüne çok duyarlı değildir, bu nedenle iki kaynağı ayırt etmek geçici olarak imkansızdır.
