Objavili vedci tmavú hmotu?
Na výsledkoch AMS je absolútne kľúčové, akým spôsobom začnú počty pozitrónov klesať pri veľkých energiách. Prezentovane výsledky toto správanie zatiaľ nepostihujú. O tomto kľúčovom bode sme sa teda takmer nič nedozvedeli. AMS ponúkol iba údaje do energie 350 GeV, a po túto energiu počty pozitrónov stále stúpajú - aj keď sa už začínajú vyrovnávať, t.j. trend stúpania sa zjavne začína zmenšovať pri týchto najvyšších energiách.
To znamená čo?
To je málo na zistenie, či existuje ostrý prah v energii, za ktorým počty pozitrónov prudko spadnú o veľa rádov, na úroveň známeho pozadia.
Čiže ak by tam bola tmavá hmota, bol by tam ostrý pokles?
Ak by sme na AMS takýto prah pozorovali, bola by to silná evidencia o existencii častíc, ktoré niekde ďaleko od našej galaxie anihilujú a pritom vznikajú elektrón-pozitrónové páry, z ktorých pozitróny - a aj elektróny - sú potom detekované na AMS.
Ako to vyzerá?
Ak by anihilované častice mali hmotnosť mc2 rovnú 400 GeV alebo 800 GeV, vyzeralo by to takto (viď. obrázok).
Obrázok bol súčasťou prezentácie prof. S. Tinga AMS, V CERNe 3. 4. 2013.
Tieto anihilované častice by boli mimo štandardného modelu a stali by sa extrémne vážnym kandidátom na tmavú hmotu. Toto by bol objav, za ktorý by bola veľmi rýchlo Nobelova cena za fyziku. Overenie ich existencie by malo byť možné na LHC detektoroch ATLAS a CMS, ako som už uviedol.
A to sa teda nestalo?
Zverejnené dáta môžu pri vyšších energiách začať klesať len pozvoľna a nie prudko. Teda inak, miernejšie ako ukazuje obrázok. V tom prípade povieme, že pozorované pozitróny nepochádzajú z anihilácie neznámych ťažkých častíc a budeme hľadať ich astrofyzikálny pôvod, napr. dnes je najviac spomínaná hypotéza o ich pôvode z pulzarov.
Aké množstvo dát vedci majú?
S.Ting vo svojej prezentácii jasne uviedol, že nám ukazuje výsledky z menej ako 10 percent nazbieraných dát. Teda už dnes ma AMS nahraných viac ako desaťkrát viac údajov, než čo vidíme na obrázku (viď. nižšie).
Nielenže má AMS desaťkrát viac pozitrónov s energiami do 350 GeV. Ting povedal, že súčasne kompletné dáta idú až po energie pozitrónov na úrovni 1000 GeV = 1 TeV. Dôvod , prečo nám ich neukázali, Ting nevysvetlil, ale takmer určite je nim pomalé dôkladné spracovávanie nahraných údajov, ktoré trvá mesiace. Preto sa rozhodli zverejniť to, čo dodnes stihli spracovať, a o zvyšných údajoch budú referovať inokedy. Ting naznačil, že to bude ešte tento rok.
Čiže bude objav?
Experiment stále beží a detekuje ďalšie a ďalšie pozitróny. Možno sa domnievať, že svoju analýzu, ktorá ich dnes toľko zdržuje, postupom času ľudia z AMS vylepšia, urýchlia a zefektívnia. Takže možno o polroka uvidíme vylepšený obrázok nie s desaťkrát viac údajmi, ale možno až s 15- alebo 20-krát viac údajmi. Až do energii 1000 GeV alebo i viac. V súčasnosti je priskoro garantovať, že nové údaje budú znamenať objav častíc tmavej hmoty, ale táto možnosť je reálna.
Prečo je to dôležité?
Z týchto nových údajov, osobitne z toho, že uvidíme početnosti pozitrónov pri energiách až do 1000 GeV alebo i viac, by sme mali zmúdrieť oveľa viac, než sme zmúdreli z tých dnešných dát.
A stane sa teda čo?
S.Ting povedal, že z trendu spomaleného stúpania pri najvyšších energiách v dosiaľ zverejnených údajoch možno vytiahnuť informáciu, že ak existuje ostrý prah, za ktorým pozitrónové dáta prudko spadnú, tak tento prah je 760 GeV s chybou mínus 280 GeV (teda od 480 GeV vyššie) a plus 1000 GeV (teda po 1760 GeV). Kompletné dáta, zatiaľ ešte nespracované, by mali tieto čísla výrazne spresniť.
Súčasné výsledky AMS znamenajú čo?
Ak by už žiadne ďalšie údaje z AMS nikdy neboli, tak význam týchto údajov je v tom, že potvrdili predchádzajúce výsledky experimentov PAMELA a Fermi, pripadne ešte starších HEAT, AMS-01.
Teda?
Že máme naozaj neznámy zdroj pozitrónov. PAMELA, Fermi, HEAT a AMS-01 však mali oveľa väčšie chyby merania a dalo sa polemizovať, že v pozorovanom prebytku pozitrónov sa prejavuje nejaká systematická chyba merania. Včerajšie dáta, ktoré sa začali označovať ako AMS-02, majú oveľa menšiu chybu.
Ako menšiu?
Tak malú, že vyššie spomínané vysvetlenia nie sú viac možné. Neznámy vesmírny zdroj pozitrónov treba od dnes prijať ako experimentálny fakt. V tomto zmysle nie sú výsledky AMS-02 žiadnym trapasom, ako to niekto už interpretoval.
