قل كلمة "المادة المضادة" وعلى الفور يفكر الناس في الخيال العلمي - ضد الأكوان ، ووقود لمحركات السرعة الاعتبارية للمؤسسة وما إلى ذلك. تتكون المادة المضادة من جسيمات أولية ، لكل منها نفس الكتلة مثل نظيراتها من المواد المقابلة - البروتونات والنيوترونات والإلكترونات - ولكن الشحنات المعاكسة والخصائص المغناطيسية. عندما تتصادم المادة والجسيمات المضادة للمادة ، فإنها تقضي على بعضها البعض وتنتج الطاقة وفقًا لمعادلة آينشتاين الشهيرة ، E = mc2. لكن المادة المضادة ليست شيئًا متاحًا في كل صيدلية زاوية (ولا يوجد بلوتونيوم ، لمواصلة موضوع الفيلم) وليس هناك الكثير منه ، لذلك يبدو. ولكن ، وفقًا للنظرية ، لم يكن الأمر دائمًا على هذا النحو ، ويستخدم العلماء مرصد تشاندرا للأشعة السينية للبحث عن أدلة على المادة المضادة التي كانت موجودة في الكون المبكر جدًا. وهي ليست مهمة سهلة ...
وفقًا لنموذج Big Bang ، كان الكون مغمورًا في جزيئات المادة والمادة المضادة بعد الانفجار العظيم بوقت قصير. تم القضاء على معظم هذه المواد ، ولكن بسبب وجود مادة أكثر بقليل من المادة المضادة - أقل من جزء واحد لكل مليار - تم ترك المادة فقط ، على الأقل في الكون المحلي.
يعتقد أن كميات ضئيلة من المادة المضادة تنتجها ظواهر قوية مثل الطائرات النسبية التي تعمل بالثقوب السوداء والنجوم النابضة ، ولكن لم يتم العثور على أي دليل على المادة المضادة المتبقية من الكون الرضيع.
كيف يمكن لأي مادة بدائية أن تنجو؟ بعد الانفجار العظيم بقليل ، كانت هناك فترة استثنائية تسمى التضخم ، عندما توسع الكون بشكل كبير في جزء من الثانية.
قال غاري ستيغمان من جامعة ولاية أوهايو ، الذي أجرى "إذا كانت هناك كتل من المادة والمادة المضادة بجوار بعضها البعض قبل التضخم ، فقد يتم فصلها الآن بأكثر من حجم الكون المرئي ، لذلك لن نراها تلتقي". الدراسة. "ولكن ، قد يتم فصلها على نطاقات أصغر ، مثل تلك التجمعات أو التكتلات الفائقة ، وهو احتمال أكثر إثارة للاهتمام".
في هذه الحالة ، قد تظهر التصادمات بين مجموعتين من المجرات ، أكبر الهياكل المرتبطة بالجاذبية في الكون ، أدلة على المادة المضادة. يظهر انبعاث الأشعة السينية مقدار الغاز الساخن المتورط في مثل هذا التصادم. إذا كان بعض الغاز من أي من المجموعتين يحتوي على جزيئات المادة المضادة ، فسيكون هناك إبادة وسيصاحب الأشعة السينية أشعة غاما.
استخدم Steigman البيانات التي حصل عليها Chandra والآن مرصد Compton Gamma Ray المرصد المداري حاليًا لدراسة مجموعة Bullet Cluster ، حيث اصطدمت مجموعتان كبيرتان من المجرات ببعضهما البعض بسرعات عالية للغاية. على مسافة قريبة نسبيًا وبتوجيه جانبي موات كما يُرى من الأرض ، توفر مجموعة Bullet Cluster موقع اختبار ممتاز للبحث عن إشارة المادة المضادة.
تحقق من هذه الرسوم المتحركة الأنيقة للغاية لمجموعات المجرات التي تصطدم ببعضها البعض.
قال ستيجمان ، الذي نُشر بحثه في مجلة Cosmology and Astroparticle Physics: "هذا هو أكبر مقياس تم من خلاله اختبار هذا المادة المضادة". "أنا أتطلع لمعرفة ما إذا كان يمكن أن يكون هناك أي مجموعات من المجرات مصنوعة من كميات كبيرة من المادة المضادة."
تظهر الكمية المرصودة من الأشعة السينية من شاندرا وعدم الكشف عن أشعة جاما من بيانات كومبتون أن الجزء المضاد في كتلة الرصاص أقل من ثلاثة أجزاء لكل مليون. علاوة على ذلك ، تظهر عمليات محاكاة دمج Bullet Cluster أن هذه النتائج تستبعد أي كميات كبيرة من المادة المضادة على نطاقات تبلغ حوالي 65 مليون سنة ضوئية ، وهو تقدير للفصل الأصلي للمجموعتين المتصادمتين.
قال ستيجمان: "إن اصطدام المادة والمادة المضادة هو أكثر العمليات كفاءة لتوليد الطاقة في الكون ، ولكنه قد لا يحدث على نطاق واسع للغاية". "لكنني لا أستسلم بعد لأنني أخطط للنظر في مجموعات المجرات المتصادمة الأخرى التي تم اكتشافها مؤخرًا".
قد يخبر اكتشاف المادة المضادة في الكون العلماء عن المدة التي استغرقتها فترة التضخم. قال ستيجمان: "إن النجاح في هذه التجربة ، على الرغم من أنه لقطة طويلة ، سيعلمنا الكثير عن المراحل الأولى من الكون".
تم وضع قيود أكثر صرامة من قبل Steigman على وجود المادة المضادة على المقاييس الأصغر من خلال النظر في مجموعات المجرات الفردية التي لا تنطوي على مثل هذه التصادمات الكبيرة الأخيرة.
المصدر: شاندرا / هارفارد
