彼らはメキシコの火山からの反物質の異常な起源を調査します

プエブラ州のシエラ ネグラ火山の麓に、HAWC (高高度水チェレンコフ)ガンマ線観測所があります。海抜 4,100 メートルに設置された 300 台以上の検出器は、高エネルギーのガンマ線が地球の大気と衝突するときに生成される粒子のシャワーをここ数カ月研究してきました。サイエンス誌に掲載された彼らの研究結果は、ある種の反物質の異常な起源に光を当てました。

メキシコと米国が推進するこの研究室は、反物質の一部であるある種の粒子の起源を調査した。特に科学者たちは、電子と同じ質量とスピンを持つ素粒子である陽電子の起源を分析しましたが、その電荷はまったく逆です。つまり、ノーベル賞受賞者のポール・ディラックが予言したように、陽電子は電子の反粒子であり、今日ではPET （陽電子放出断層撮影法）などの診断技術で医学に応用されています。これまでに、PAMELA 天文台やフェルミ大域望遠鏡などのいくつかの検出器やAMS実験によって、何らかの理由で予想よりも多くの反電子が地球に到達していることが発見されています。謎が残っているのはその起源です。

余分な陽電子の謎の起源

約10年にわたり、研究者らは地球に到達する過剰な陽電子について2つの可能性を検討してきた。一方では、追加の粒子はパルサーから来るのではないかと示唆する科学者もいます。パルサーとは、電子、陽電子、その他の種類の粒子を放出しながら、非常に速く自転する星の一種です。一方、2番目の仮説は、陽電子がより風変わりな起源を持つことを示唆しており、おそらく、放射線を放出せず、宇宙の26%を占める謎の物質である暗黒物質に関連していると考えられます。

HAWC 天文台は、近くにある 2 つのパルサー、ジェミンガとPSR B0656+14の最初の詳細な測定を行い、それらが実際に地球に到達する過剰な陽電子の発生源であるかどうかを判断することに専念しました。これらの星は理想的な距離にあり、反電子の工場として機能するのに適した年齢を持っていますが、得られたデータは、両方のパルサーが一種の「曇り雲」に囲まれているため、これらの反物質粒子の起源として機能することを除外します。それは陽電子が私たちの惑星に向かって逃げるのを防ぎます。

「この新しい測定は、少なくとも陽電子がこれらの回転星からどのように拡散するかについての比較的単純なモデルを考慮した場合、追加の陽電子が近くの2つのパルサーから地球に到達するという考えを強く反証するものであり、興味深いものです」とHAWCの広報担当者で教授のジョーダン・グッドマンは言う。メリーランド大学で。 「私たちの分析では、暗黒物質に有利な謎は解決されませんでしたが、パルサーを使用して過剰を説明しようとする新しい仮説は、私たちが発見したことを考慮する必要があるでしょう」と彼は付け加えた。

この研究がサイエンス誌に掲載されたことで、私たちは大きな不確実性を残しました。地球に到達する余分な陽電子の本当の発生源は何でしょうか?明確にどの仮説も支持しているわけではないにもかかわらず、グッドマンのチームは、電子に対抗する反粒子にはもっと風変わりな起源がある可能性があると示唆しています。この可能性のある未知の発生源は、マイクロクエーサーや超新星の残骸などの宇宙加速器である可能性があり、さらには暗黒物質粒子の消滅または崩壊に由来する可能性もあります。

「HAWCは、その広い視野のおかげで、近くのパルサーの周りの粒子の拡散によって引き起こされる非常に高エネルギーのガンマ線のプロファイルに関する独自の測定を提供し、粒子がどのくらいの速さで伝播するかを決定するのに役立ちます」とロスアラモスのハオ・ジョウ氏は言う。 国立研究所。 「過剰な陽電子の起源の理解に近づいています」とポーランド科学アカデミー核物理研究所のフランシスコ・サレサ・グレウス氏は強調する。反物質の起源は、科学者にとって依然として謎のままである。科学者たちは、電子の反対側の粒子が他の未知のパルサーから来ることを完全には否定しないが、他のエキゾチックな起源を支持するより大きな証拠を持っている。