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越來越多的反物質在撞擊地球:科學家也不知道為什麼

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發表於 2017-11-29 11:41:40 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
來源: 新浪科技

新浪科技訊 北京時間11月28日消息,據國外媒體報道,正電子是一種反物質粒子,指質量、帶電量和電子完全相同,但帶正電荷的粒子。當正電子遇到電子時,會與之發生湮滅,轉變為光子。此前有觀測發現,宇宙中的正電子撞擊地球的頻率要比原先預計的高得多。正電子出現在高速沖向地球的宇宙射線中,最初科學家認為脈沖星是造成這一現象的原因,但一項新研究指出,情況可能並非如此。
  宇宙射線由能量極高的粒子組成,因此能以極快的速度撞向地球。正電子在這些粒子中只佔了很小的一部分,它們從何而來?如何產生?我們還無法確切得知。更令人困惑的是,在2008年,位於地球軌道的帕梅拉(PAMELA)衛星探測到了數量超乎尋常的高能正電子。對於這一異常現象,天文學家提出了兩種假說:一是來自脈沖星等天體物理源;而是來自暗物質粒子的衰變。
  一個國際研究團隊對墨西哥HAWC(High-Altitude Water Cherenkov)伽馬射線天文台的觀測數據進行了分析,以驗證這些過量正電子是否來自脈沖星等天體。脈沖星是一種中子星,能利用超強的磁場將帶電粒子以強射束的形式拋出。當脈沖星自轉時,會導致射束旋轉擺動,從地球上看就呈現出一系列穩定、快速的脈沖——這也是“脈沖星”這個名字的由來。
  當脈沖星的射束擊中周圍的塵埃和氣體時,就如同進入了一台巨大的粒子加速器。在粒子相互碰撞的過程中,從能量中產生了新的物質,比如正電子;而在碰撞的沖擊波下,正電子會以極快的速度向外擴散。當然,這一切都只是理論上的推測。
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因此,當HAWC天文台近期探測到兩顆位於數百萬光年之外的脈沖星時,天文學家似乎很有機會對以上假說進行驗證。“HAWC天文台的探測器記錄了一定數量的電子發出的伽馬射線,這些電子產生於脈沖星,並被脈沖星加速到極其高能的狀態,”波蘭科學院的物理學家弗朗西斯科(Francisco Salesa Greus)說,“基本的問題是:這些電子的相互作用是否足夠,使它們能接下來產生相應數量的正電子?”

問題的答案是否定的。經過17個月的數據採集和細致分析,研究人員發現脈沖星只能解釋一部分正電子,而實際探測到的正電子數量遠遠超過了估計值。他們的研究結果發表在近期的《科學》(Science)雜志上。
  研究負責人之一、美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室的博士後研究者周浩解釋稱,高能正電子可以和宇宙微波背景輻射相互作用,產生沿直線傳播的伽馬射線,因此探測伽馬射線可以反推正電子的來源信息。
分析結果表明,正電子擴散的速度要比預想的慢,兩顆脈沖星產生的正電子並沒有足夠的時間到達地球,因此它們並不是正電子“過量”的主要原因。  “過量”的正電子來自哪裡?天文學家還在尋找其他更有可能的解釋,其中之一是暗物質粒子的大規模衰變。這是一個相當誘人的假說。據估計,暗物質占據了宇宙質量的四分之一。如果能確定正電子與暗物質之間的聯系,或許我們能最終了解暗物質的其他性質。不過,目前的探測器還未探測到暗物質,宇宙中也可能存在另一些脈沖星或其他天體正在產生朝地球而來的正電子。科學假說的驗證並不容易,我們現在只能等待。
分析結果表明,正電子擴散的速度要比預想的慢,兩顆脈沖星產生的正電子並沒有足夠的時間到達地球,因此它們並不是正電子“過量”的主要原因。  “過量”的正電子來自哪裡?天文學家還在尋找其他更有可能的解釋,其中之一是暗物質粒子的大規模衰變。這是一個相當誘人的假說。據估計,暗物質占據了宇宙質量的四分之一。如果能確定正電子與暗物質之間的聯系,或許我們能最終了解暗物質的其他性質。不過,目前的探測器還未探測到暗物質,宇宙中也可能存在另一些脈沖星或其他天體正在產生朝地球而來的正電子。科學假說的驗證並不容易,我們現在只能等待。


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