Een detector op het internationale ruimtestation heeft sporen gevonden van onverwacht veel antimaterie. Dit spul is mogelijk ontstaan bij botsingen van donkeremateriedeeltjes.
De omgeving van het internationale ruimtestation ISS lijkt bezaaid met onverwachte hoeveelheden antimaterie. Mogelijk kunnen mysterieuze donkeremateriedeeltjes dit verklaren.
Astrofysicus Pedro De La Torre Luque van de Autonome Universiteit van Madrid ontdekte met zijn collega’s sporen van een heleboel antimaterie in vijftien jaar aan meetgegevens van de Alpha Magnetic Spectrometer (AMS-02), een detector aan boord van het ISS. ‘We waren erg verrast. Dit is vreemd; het mechanisme dat deze hoeveelheid antimaterie produceert moet wel exotisch zijn’, zegt hij. De vondst is gepubliceerd in het wetenschappelijk tijdschrift Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.
‘Als we iets buitenaards ontmoeten, dan is het een machine’
Oude sterren en pril leven – dat zijn de onderwerpen waar het hart van sterrenkundige Leen Decin harder van gaat kloppen.
Antimateriedeeltjes hebben de tegenovergestelde elektrische lading van hun materiële tegenhangers. Het is niet ongewoon om zulke antideeltjes in de ruimte te vinden. De ruimte is namelijk gevuld met hoogenergetische deeltjes, zogeheten kosmische straling. Wanneer die deeltjes botsen op andere deeltjes, creëren ze antimaterie.
AMS-02 heeft volgens De La Torre Luque echter verrassend grote hoeveelheden antimaterie gedetecteerd. Daartussen zaten enkele ongebruikelijke vormen, zoals zware antimaterieversies van heliumkernen. Dat wijst mogelijk op een andere oorsprong van deze deeltjes, naast botsingen van kosmische straling.
Extra ingrediënten
Om de ongewoon overvloedige en soms buitengewoon zware antimaterie te verklaren, wendde het team zich tot computersimulaties van processen in de ruimte waarbij antimaterie gevormd kan worden. Bij sommige van die processen is donkere materie betrokken. Astronomen nemen aan dat ongeveer 27 procent van het universum uit donkere materie bestaat. Ze weten alleen nog heel weinig over de eigenschappen van dit mysterieuze goedje.
De onderzoekers richtten zich in het bijzonder op hypothetische deeltjes die bekend staan als WIMP’s (weakly interacting massive particles). In de jaren tachtig is berekend dat donkere materie uit zulke deeltjes zou kunnen bestaan. Ze zijn alleen nog nooit waargenomen. De onderzoekers ontdekten dat wanneer WIMP’s op elkaar botsen, ze in theorie antimateriedeeltjes kunnen produceren in hoeveelheden die overeenkomen met de waarnemingen van AMS-02.
Dat verklaart alleen nog niet waarom de detector zoveel antihelium vond. ‘Normale WIMP’s kunnen de gemeten hoeveelheid antihelium niet verklaren. Daar moet dus iets veel exotischers aan ten grondslag liggen. Dat zou nog steeds donkere materie kunnen zijn, maar dan met wat extra ingrediënten’, zegt De La Torre Luque.
Ballon
Astrofysicus Mattia Di Mauro van het Nationaal Instituut voor Kernfysica in Italië zegt dat het mogelijk moet zijn om met apparaten zoals AMS-02 sporen van botsingen van donkeremateriedeeltjes te meten. Alleen leiden onzekerheden in theoretische modellen en detectoruitlezingen volgens hem nog steeds tot onduidelijkheid bij de interpretatie van de resultaten. Hij zegt dat de onderzoekers weliswaar een hoogstaand model hebben gebruikt, maar dat we gewoon veel dingen nog niet weten over het modelleren en simuleren van donkere materie.
De onderzoekers hopen binnenkort meer details aan hun modellen toe te voegen en zo de oorsprong van al deze antimaterie vast te pinnen. AMS-02 zal gegevens blijven verzamelen totdat het ISS in 2030 wordt ontmanteld. Daarnaast zal een ander team van onderzoekers binnenkort op grote hoogte boven Antarctica een ballon laten zweven die ook een detector voor antideeltjes zal bevatten.
