Bu keşif, karanlık maddeden kaynaklanabilecek antimadde için balon ve uzay tabanlı aramalara yardımcı olacaktır. Dünya çapındaki ALICE grubu Nature Physics dergisinde yayınlanan bir makalede, hafif bir atom çekirdeğinin antimadde eşdeğerinin Samanyolu’nda emilmeden büyük bir mesafe kat edebileceğini kanıtlıyor. Bu keşif, karanlık maddeden kaynaklanabilecek antimadde için uzay ve balon tabanlı aramalara yardımcı olacaktır. Keşif, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nda (LHC) yaratılan antihelyum çekirdeklerine ilişkin verilerin modellere aktarılmasıyla gerçekleştirildi.
Dünya’daki parçacık hızlandırıcıları antideuteron ve antihelyum gibi hafif antimadde çekirdekleri yaratmış olsa da, bunların uzaydan geldiği henüz kesin olarak tespit edilememiştir. Evrene nüfuz eden karanlık maddeyi oluşturabilecek bu varsayımsal parçacıklar, uzayda bu tür antinüklei ve antiprotonları üretmek için birbirlerini yok edebilirler. Ayrıca kozmik ışınlarla ve yıldızlararası ortamla da çarpışabilirler.
Bu nedenle, CERN’de inşa edilen ve Uluslararası Uzay İstasyonu’na yerleştirilen AMS gibi uzay tabanlı deneyler ve planlanan GAPS balon keşif gezisi, karanlık maddeyi aramak için hafif antimadde çekirdekleri arıyor.
Bilim insanları, uzaydan gelen ışık karşıtı çekirdeklerin potansiyel nedenlerini aramaktalar. Sebep olanın “Karanlık Madde” olup olmadığını değerlendirebilmek için çeşitli testler yapıyorlar. Bu testlerin Dünya’ya yakın konumlarına ulaşması beklenen ışık karşıtı çekirdeklerin miktarını ya da daha doğru bir ifadeyle “akısını” tespit etmeye çalışıyorlar.
Bu akı, galaksimizdeki spesifik antimadde kaynağı türü ve antinükleer üretme hızı ile antinükleerlerin Dünya’ya olan yolculuklarında normal maddeyle temas ettiklerinde yok olma veya soğurulma yoluyla yok olma hızı gibi faktörler tarafından belirlenir.
ALICE ortaklığının son araştırması bu ikincisini ele alıyor. ALICE araştırmacıları, LHC’deki ağır iyon ve proton çarpışmalarında oluşan antihelyum-3 çekirdeklerinin ALICE detektörüyle nasıl etkileşime girdiğini gözlemleyerek, antihelyum-3 çekirdeklerinin normal maddeyle temas ettiklerinde yok olma hızını ilk kez belirlemeyi başardılar. ALICE dedektörünün malzemesi, bu araştırmada antinükleer çekirdeklerin etkileşime girdiği normal madde olarak işlev görmektedir.
Keşfedilen kaybolma oranı daha sonra ALICE ekibi tarafından, antinukleuslar da dahil olmak üzere kozmik parçacıkların Galaksi boyunca hareketini modelleyen ve serbestçe erişilebilen GALPROP bilgisayar programına dahil edildi. Samanyolu’ndaki kaynaklarından hareket ettikten sonra Dünya’ya yaklaşması beklenen antihelyum-3 çekirdeklerinin akışı için iki modeli incelediler. Kaynaklar ya bir hipotezde zayıf etkileşimli büyük parçacıklar olarak adlandırılan varsayımsal karanlık madde parçacıkları olarak ya da diğerinde yıldızlararası ortamla kozmik ışın çarpışmaları (WIMP’ler) olarak tanımlanmaktadır.
ALICE ekibi daha sonra her model için Samanyolu’nun antihelyum-3 çekirdeklerine karşı şeffaflığını veya galaksinin çekirdeklerin emilmeden geçmesine izin verme kapasitesini hesapladı. Bunu yapmak için, antinükleusların yok olması ve yok olmamasıyla üretilen akıyı böldüler.
ALICE araştırmacıları, karanlık madde modeli için saydamlığın yaklaşık %50 olduğunu, kozmik ışın modeli için saydamlığın ise antinükleusun enerjisine bağlı olarak %25 ila %90 arasında değiştiğini buldular. Bu saydamlık değerleri, kozmik ışın veya karanlık madde çarpışmalarıyla üretilen antihelyum-3 çekirdeklerinin Samanyolu’nu birkaç kiloparsek2 boyunca emilmeden geçebileceğini göstermektedir.
ALICE fizik koordinatörü Andrea Dainese’ye göre, “Sonuçlarımız, ilk kez doğrudan bir soğurma ölçümüne dayanarak, Galaksimizin merkezi kadar uzaklardan gelen antihelyum-3 çekirdeklerinin Dünya’ya yakın bölgelere ulaşabileceğini göstermektedir.”
ALICE sözcüsü Luciano Musa’ya göre, “sonuçlarımız, uzaydan gelen hafif antimadde çekirdeklerini araştırmanın karanlık maddeyi keşfetmek için güçlü bir yol olmaya devam ettiğini gösteriyor.”
