Öelge sõna “antimaterjal” ja inimesed mõtlevad kohe ulmele - universumivastastele, ettevõttes kasutatavatele lõimekiirusega mootoritele ja nii edasi. Antimaterjal koosneb elementaarsetest osakestest, millest igaühe mass on sama kui nende vastavate mateeriakolleegide - protonite, neutronite ja elektronide - mass, kuid vastupidised laengud ja magnetilised omadused. Kui mateeria ja antimaterjali osakesed põrkuvad, hävitavad nad üksteise ja toodavad energiat Einsteini kuulsa võrrandi E = mc2 järgi. Kuid antimaterjal ei ole midagi sellist, mis on saadaval igas nurga apteegis (ja kumbki pole plutoonium, kui jätkata filmi teemat) ja seda pole ümberringi eriti palju, nii tundub. Kuid teooria kohaselt ei olnud see alati nii ja teadlased kasutavad Chandra röntgenikiirguse vaatluskeskust väga varajases universumis esinevate antimaterjalide tõendite jahtimiseks. Ja see pole kerge töö ...
Suure Paugu mudeli järgi oli Universum varsti pärast Suurt Pauku uhutud nii aine kui ka antimaterjali osakestesse. Enamik sellest materjalist hävis, kuid kuna antimaterjale oli pisut rohkem ainet - vähem kui üks osa miljardist -, siis oli ainest ainet alles, vähemalt kohalikus universumis.
Arvatakse, et antimaterjalikoguseid tekitavad tohutud kogused võimasid nähtusi, nagu näiteks mustade aukude ja pulsaatoritega töötavad relativistlikud joad, kuid imikuuniversumist allesjäänud antimaterjali kohta pole veel mingeid tõendeid leitud.
Kuidas oleks võinud säilida mõni ürgne antimaterjal? Vahetult pärast Suurt Pauku arvati olevat erakordne periood, mida nimetatakse inflatsiooniks, kui Universum laienes plahvatuslikult vaid sekundi murdosa jooksul.
"Kui enne inflatsiooni eksisteeriksid aine ja antimaterjali tükid üksteise kõrval, võib neid nüüd eraldada rohkem kui vaadeldava universumi ulatus, nii et me ei näeks neid kunagi kohtumas," ütles Gary Steigman Ohio osariigi ülikoolist, kes viis läbi õping. "Kuid need võivad olla eraldatud väiksematel skaaladel, näiteks superklastrite või klastrite skaaladel, mis on palju huvitavam võimalus."
Sel juhul võivad kahe galaktikaparve, mis on universumi suurimad gravitatsiooniliselt seotud struktuurid, kokkupõrked näidata antimaterjali. Röntgenkiirgus näitab, kui palju kuuma gaasi on sellises kokkupõrkes kaasatud. Kui mõlemas klastris sisalduvas gaasis on antimaterjali osakesi, siis see hävitatakse ja röntgenkiirgusega kaasnevad gammakiired.
Steigman kasutas kuuli klastri uurimiseks Chandra ja nüüd ümber orbiiditud Comptoni gammakiirguse vaatluskeskuse andmeid, kus kaks suurt galaktikate klastrit on üksteise külge kukkunud äärmiselt suure kiirusega. Maast vaadatuna suhteliselt lähedal ja soodsa küljega orientatsiooniga on Bullet Cluster suurepärane proovikoht antimaterjali signaali otsimiseks.
Vaadake seda galaktiliste klastrite väga vahvat animatsiooni, mis üksteisega kokku jooksevad.
"See on suurim maht, mille jooksul seda antimaterjalitesti on kunagi tehtud," ütles Steigman, kelle töö avaldati ajakirjas Cosmology and Astroparticle Physics. "Ma otsin, kas võiks leiduda galaktikate klastrid, mis koosnevad suures koguses antimaterjalist."
Vaadeldud Chandra röntgenikiirguste hulk ja Comptoni andmete põhjal gammakiirte tuvastamata jätmine näitavad, et kuuli klastri antimaterjali fraktsioon on alla kolme osa miljonist. Lisaks näitavad Bullet Clusteri ühinemise simulatsioonid, et need tulemused välistavad märkimisväärse antimaterjali koguse umbes 65 miljoni valgusaasta skaalades - see on hinnang kahe kokkupõrkuva klastri esialgse eraldamise kohta.
"Mateeria ja antimaterjali kokkupõrge on kõige tõhusam protsess energia genereerimiseks universumis, kuid see ei pruugi juhtuda väga suurtes mõõtkavades," ütles Steigman. "Kuid ma ei loobu veel sellest, kui plaanin uurida teisi hiljuti avastatud põrkuvaid galaktikaparve."
Antikeha leidmine universumist võib teadlastele öelda, kui kaua inflatsiooniperiood kestis. "Selle katse edu, ehkki kaugelt vaadates, õpetaks meile palju universumi kõige varajasematest etappidest," ütles Steigman.
Steigman on antimaterjali olemasolule väiksemates skaalades seadnud rangemad piirangud, vaadates üksikuid galaktikaparve, mis ei hõlma nii suuri hiljutisi kokkupõrkeid.
Allikas: Chandra / Harvard
