새로운 데이터에 따르면 반물질은 엄청난 거리를 이동할 수 있습니다. 은하수, 입자가 흡수되기 전에. 이 발견은 천문학자들이 우주 전체 질량의 약 85%를 차지하지만 빛과 상호 작용하지 않기 때문에 보이지 않는 신비한 물질인 암흑 물질을 찾는 데 도움이 될 수 있습니다.
ALICE(A Large Ion Collider Experiment) 연구 그룹의 과학자들은 반헬륨 핵을 사용하여 이 발견에 도달했습니다. 이것은 Large Hadron Collider에서 원자핵의 충돌 중에 형성되는 헬륨 핵에 해당하는 반물질입니다 (VAK). 과학자들은 성명서에서 "직접 흡수 측정을 기반으로 한 우리의 결과는 우리 은하의 중심에서 도착하는 안티헬륨-3 핵이 지구 근처 공간에 도달할 수 있다는 것을 처음으로 보여줍니다."라고 말했습니다.
이러한 형태의 반물질은 HAC와 같은 입자 가속기에서 생성될 수 있지만 지구에는 반물질 핵 또는 "반핵"의 천연 공급원이 없습니다. 그러나 이러한 반입자는 은하수의 다른 곳에서 자연적으로 생성되며 과학자들은 두 가지 가능한 출처를 선호합니다.
반핵의 첫 번째 추정 소스는 태양계 외부의 고에너지 우주 광선과 별 사이의 공간을 채우는 소위 성간 매질의 원자와의 상호 작용입니다. 또 다른 추정 소스는 입자 소멸입니다. 암흑 물질, 은하계 전체에 퍼져 있습니다.
한 시나리오는 암흑 물질 입자가 충돌할 때 입자로 소멸하고 전자 및 양전자와 같은 가벼운 물질 및 반물질 입자로 붕괴한다고 제안합니다. 암흑 물질 소멸이 실제로 우주에서 반물질의 근원이라면, 반물질은 암흑 물질로 가는 길을 가리킬 수 있을 것이라고 과학자들은 희망하고 있습니다.
ALICE 팀은 HAC를 사용하여 이온화되거나 전자가 제거된 납 원자를 충돌시켜 반물질의 소멸을 조사했습니다. 그런 다음 물리학자들은 이러한 충돌에 의해 생성된 반헬륨-3 핵이 ALICE 검출기의 형태로 일반 물질과 어떻게 상호 작용하는지 측정했습니다. 이 실험은 반헬륨-3 핵이 일반 물질과 충돌할 때 사라지는 속도를 처음으로 밝혀냈습니다.
컴퓨터 프로그램의 도움으로 연구원들은 은하계를 통한 반입자 전파를 모델링하고 이 모델에 ALICE가 측정한 소멸률을 입력했습니다. 이 모델을 통해 연구원들은 결과를 은하계 전체에 외삽할 수 있을 뿐만 아니라 반핵 형성에 대해 제안된 두 가지 메커니즘을 고려할 수 있었습니다. 한 모델은 반물질이 우주선과 성간 매질의 충돌에서 비롯되었다고 제안했고, 다른 모델은 반물질이 WIMP(Weakly Interacting Massive Particles)라고 하는 가상의 암흑 물질 형태에 기인한다고 주장했습니다.
이러한 각 메커니즘에 대해 ALICE 팀은 반헬륨-3 핵에 대한 우리은하의 투명도, 즉 반헬륨-3 핵이 파괴되거나 흡수되기 전에 자유롭게 이동할 수 있는 거리를 추정했습니다. 모델들은 암흑물질 모델에서 약 50%의 투명도를 보였고, 우주선 충돌 모델에서는 25%에서 90%에 이르는 투명도를 보였다.
이 값은 두 과정의 결과로 형성된 반 헬륨 -3 핵이 장거리를 이동할 수 있음을 보여줍니다. 킬로파섹, 각 킬로파섹은 약 3300광년에 해당합니다. 그건 그렇고, NASA에 따르면 은하수의 직경은 약 30 킬로 파섹입니다.
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