Svenska fysiker spanar efter anti-stjärnor

PAMELA
PAMELA fick skjuts till omloppsbana av en rysk Resurs-DK1-satellit
7 juli 2006

I mitten av juni stod svenska fysiker tillsammans med kollegor från Ryssland, Tyskland och Italien och tittade på när en satellit steg mot skyn från de Kazakiska stäpperna. Den bar bland annat med sig PAMELA, som eventuellt kommer att vända upp och ner på hela universum.

Den femtonde juni steg PAMELA mot skyn från den ärevördiga kosmodromen Baikonur i Kazakstan. PAMELA står för Payload for Antimatter Matter Exploration and Light-nuclei Astrophysics. Som namnet antyder ska instrumentet studera antimateria i synnerhet och den kosmiska strålningen i allmänhet. Bland annat vill forskarna bättre förstå den mörka materia som dominerar universum och på så sätt komma närmare ett svar på hur materia i rymden har uppstått och utvecklats. Detta kommer också att ge nya ledtrådar till universums uppkomst.

Den fösta i sitt slag

Utrustningen som PAMELA bär med sig är den mest avancerade i sitt slag som skickats upp i bana runt jorden.

– De flesta experiment som föregått PAMELA har varit ballonginstrument, säger Mark Pearce, forskare vid avdelningen för Partikel- och astropartikelfysik på KTH. Det fanns ett testexperiment på en rymdfärja, men annars har det inte skickats upp något satellitburet. Så man kan säga att det här är det första seriösa instrumentet.

Mark Pearce forskargrupp på Kungliga tekniska högskolan i Stockholm har också bidragit med en del av utrustningen till PAMELA.

– Vi har konstruerat den del av instrumentet som ska mäta partiklar som träffar PAMELA men inte från "rätt" håll. Det är ett sätt att sortera bort bakgrundsstrålningen från det som vi verkligen vill mäta.

Antihelium är budbäraren

Gagarin
PAMELA sköts upp från den plats som Gagarin steg till väders på när han blev den första människan i rymden den 12 april 1961

Det kanske mest spännande som PAMELA ska leta efter är anti-helium. Antimateria är ganska vanlig, eller i varje fall inte direkt ovanlig. Den finns i form av antiprotoner och antielektroner, så kallade positroner. Men de uppkommer som ett resultat av sönderfall av andra partiklar eller genom kollisioner som är tillräckligt energirika för att det ska skapas ett partikel-antipartikel-par. Dessa antipartiklar säger inget om antimateriens historia. Och det är den som verkligen intresserar forskarna.

Varför består universum bara av materia? Eller gör det det? Åtminstone i våra krokar av universum så är det så. Men hur var det i Big Bang? Teorierna säger att det borde ha bildats lika mycket materia som antimateria. Eller inte. För vissa teorier säger att det skulle kunna ha funnits en viss asymmetri, och det är dessa teorier som för tillfället dominerar.

– För varje miljard antipartiklar så skulle det i så fall ha bildats en miljard plus en vanlig partikel, berättar Mark Pearce. Förhållandet mellan partiklar och antipartiklar skulle alltså ha skiljt sig med en på 109 från jämvikt.

Men det finns de som tror att materien skiljdes från antimaterien strax efter Big Bang. Om det är så det gick till så borde det finnas regioner i universum som består av materia och regioner som består av antimateria. I dessa senare skulle det då finnas anti-stjärnor som bygger upp antigalaxer i antigalaxhopar.

Dessa anti-stjärnor skulle då bland annat kasta ut kärnor av antihelium på samma sätt som solen och andra stjärnor kastar ut kärnor av vanligt helium i sin stjärnvind. Detta antihelium ska PAMELA försöka upptäcka. Skulle PAMELA göra det kommer det att få stora konsekvenser för forskarnas syn på universums utveckling.

Rester av mörka partiklar

Förutom frågan om hur mycket antimateria det finns i universum så finns andra osäkerheter i universums komposition. Astronomerna har konstaterat att mycket tyder på att universum domineras av osynlig materia. De tror att den består av så kallade neutralinos. De är – om de finns – tunga och interagerar i princip inte med någonting. Emellertid borde ibland två neutralinos stöta på varandra och förinta varandra. Kvar blir då ett proton-antiproton-par eller ett elektron-positron-par, med en rörelseenergi som går att förutsäga. Dessa rester av neutralinos hoppas forskarna att PAMELA ska upptäcka. En sådan upptäckt skulle också få mycket stor betrydelse för synen på universums tillblivelse och utveckling.

Passande nog för ett instrument som potentiellt kan omvälva stora delar av kosmologin så är PAMELA ett internationellt projekt. Instrumentet har designats och byggts i ett samarbete mellan forskare och ingenjörer från Italien, Tyskland, Sverige och Ryssland.

– Samarbetet är viktigt för vår forskargrupp eftersom det ger oss möjlighet att delta i ett projekt av den här digniteten, säger Mark Pearce. Mötet med forskare utifrån tillför också ovärderlig kunskap. Nu är vi alla spända på vad resultatet från experimentet kommer att visa.

Copyright 2000 - 2014 © European Space Agency. All rights reserved.