Cometa de antimatéria - Antimatter comet

Antimatéria
Antipartículas Positron Antiproton Antineutron Antihidrogênio Antihelium Oniums Hidrogênio antiprotônico Hélio antiprotônico Muonium Muonium verdadeiro Pionium Positrônio Quarkonium
Conceitos e fenômenos Aniquilação Bariogênese Assimetria bariônica Cometa Violação de CP Interação gravitacional Emissão de pósitrons
Dispositivos Câmara de nuvem Acelerador de partículas Antiproton Decelerator Colisor Relativístico de Íons Pesados Armadilha de cerco
Usos Tomografia por emissão de pósitrons Combustível Arma
Pessoas e corpos Carl David Anderson Paul Dirac Andrei Sakharov CERN
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Cometas de antimatéria e meteoróides de antimatéria são cometas e meteoróides hipotéticos compostos unicamente de antimatéria em vez de matéria comum . Embora nunca tenham sido realmente observados, e improvável de existir em qualquer lugar dentro da Via Láctea , eles foram hipotetizados para existir, e sua existência, na presunção de que a hipótese é correta, foi apresentada como uma possível explicação para vários fenômenos naturais observados ao longo dos anos .

Existência hipotética

A hipótese de cometas feitos de antimatéria pode ser rastreada até a década de 1940, quando o físico Vladimir Rojansky propôs, em seu artigo A Hipótese da Existência de Matéria Contraterrena, a possibilidade de que alguns cometas e meteoróides pudessem ser feitos de matéria "contraterrena" (ie antimatéria). Esses objetos, afirmou Rojanski, teriam (se é que existissem) teriam suas origens fora do Sistema Solar. Ele hipotetizou que se houvesse um objeto de antimatéria em órbita no Sistema Solar, ele exibiria o comportamento dos cometas observados na década de 1940: como seus átomos aniquilados com matéria "terrenal" de outros corpos e vento solar , ele geraria compostos voláteis e passam por uma mudança de composição para elementos com massas atômicas mais baixas . Com base nisso, ele propôs a hipótese de que alguns objetos que foram identificados como cometas podem, de fato, ser objetos de antimatéria, sugerindo, com base em cálculos usando a lei de Stefan-Boltzmann , que seria possível determinar a existência de tais objetos dentro o Sistema Solar observando suas temperaturas. Um corpo de antimatéria sujeito a níveis normais de bombardeio meteórico (por números de 1940), e absorvendo metade da energia criada pela aniquilação de matéria normal e antimatéria, teria uma temperatura de 120 K (−153 ° C) para números de bombardeio calculados por Wylie ou 1.200 K (930 ° C) para cálculos de Nininger. Na década de 1970, quando o cometa Kohoutek foi observado, Rojanski novamente sugeriu a hipótese de cometas de antimatéria em uma carta na Physical Review Letters , e sugeriu que observações de raios gama fossem feitas do cometa para testar essa hipótese.

A hipótese original de Rojansky de 1940 era que talvez os únicos corpos dentro do Sistema Solar que poderiam ser antimatéria fossem cometas e meteoróides, todos os outros sendo quase certamente matéria normal. Evidências experimentais reunidas desde então não apenas confirmaram essa restrição, mas também tornaram a existência de cometas de antimatéria e meteoróides reais cada vez mais improvável. Gary Steigman, professor assistente de Astronomia na Universidade de Yale , observou em 1976 que as sondas espaciais provaram - pelo fato de não serem aniquiladas com o impacto - que corpos como Marte, Vênus e a Lua não eram antimatéria. Ele também notou que se qualquer um dos planetas ou corpos semelhantes fosse antimatéria, sua interação com o vento solar terrestre e a força absoluta das emissões de raios gama que teriam resultado os teriam tornado prontamente perceptíveis há muito tempo. Ele notou que nem mesmo os raios cósmicos de antimatéria foram encontrados, com todos os núcleos encontrados nos estudos sendo uniformemente terrenos, os dados experimentais em vários estudos feitos a partir de 1961 por várias pessoas, excluindo a presença de uma composição de antimatéria fracionada de raios cósmicos qualquer maior que 10 ⁻⁴ do total. Além disso, a natureza uniformemente terrenal do fluxo de raios cósmicos indica que em nenhum lugar da Via Láctea há fontes de elementos de antimatéria mais pesados ​​(como o carbono), uma vez que (embora não seja provado) é provável que eles representem o conjunto composição de toda a galáxia. Eles são representativos da galáxia como um todo - vai a lógica - e uma vez que eles fazem contêm carbono terrestre e outros átomos, mas não foram observados para conter quaisquer átomos de antimatéria, portanto, não há nenhuma fonte razoável para extrasolar cometas de antimatéria, meteoróides, ou qualquer outro objeto de elemento pesado em grande escala para se originar, dentro desta galáxia.

Martin Beech, da University of Western Ontario (London, Ontario, Canadá), referiu-se às várias hipóteses e resultados experimentais que sustentam a inexistência de antimatéria no Universo. Ele argumentou que quaisquer cometas e meteoros de antimatéria que existam devem ser (pelo menos) extrasolares na origem porque a hipótese nebular para a formação do Sistema Solar impede que sejam solares. Qualquer antimatéria em uma nebulosa de pré-formação ou disco de acréscimo planetário tem uma vida útil comparativamente curta, astronomicamente falando, antes da aniquilação com a matéria terrestre com a qual está misturada. Este tempo de vida é medido em centenas de anos e, portanto, qualquer antimatéria solar presente na época em que o sistema foi formado terá sido aniquilada há muito tempo. Quaisquer cometas e meteoros de antimatéria devem, portanto, vir de outro sistema solar. Além disso, os meteoros de antimatéria não apenas devem ser extrassolares na origem, eles devem ter sido recentemente (isto é, nos últimos 10 ⁴ ~ 10 ⁵ anos) capturados pelo Sistema Solar. A maioria dos meteoróides são divididos em tamanhos de ^10-5  g dentro desse período de tempo, por causa das colisões de meteoróide sobre meteoróide. Assim, qualquer meteoro de antimatéria deve ser extra-solar em sua própria origem ou separado de um cometa de antimatéria que é extrassolar em origem. É improvável que os primeiros existam a partir de evidências observacionais. Qualquer meteoróide extra-solar teria uma órbita hiperbólica , mas menos de 1% dos meteoróides observados a têm, e o processo de perturbação de objetos solares comuns (terrenos), por encontros planetários, em trajetórias hiperbólicas é responsável por tudo isso. Beech concluiu que um resultado nulo continuado, no entanto, não constitui uma prova ('Ausência de evidência não é evidência de ausência', M. Rees) e uma única detecção positiva nega os argumentos apresentados.

Explicações hipotéticas para fenômenos observados

Tektites

Em 1947, Mohammad Abdur Rahman Khan, professor da Osmania University e pesquisador associado do Instituto de Meteorética da Universidade do Novo México , apresentou a hipótese de que cometas de antimatéria ou meteoróides eram responsáveis ​​por tektitas ( Khan 1947 ). No entanto, esta explicação, das muitas explicações propostas para os tektites, é considerada uma das mais improváveis.

Evento Tunguska de 1908

Na década de 1950, especular sobre cometas de antimatéria e meteoróides era um exercício comum para astrofísicos. Um deles, Philip J. Wyatt, da Florida State University , sugeriu que o evento de Tunguska pode ter sido um meteoro feito de antimatéria ( Wyatt 1958 ). Willard Libby e Clyde Cowan levaram a ideia de Wyatt mais longe ( Cowan, Atluri & Libby 1965 ), tendo estudado os níveis mundiais de carbono-14 em anéis de árvores e notando níveis anormalmente altos para o ano de 1909. No entanto, mesmo em 1958, as falhas teóricas na hipótese foram observados, além das evidências que vinham ao mesmo tempo dos primeiros satélites de medição de raios gama. Por um lado, a hipótese não explica como um meteoro de antimatéria poderia ter conseguido sobreviver tão baixo na atmosfera da Terra, sem ser aniquilado assim que encontrou matéria terrestre nos níveis superiores.

Bola de iluminação

Em 1971, fragmentos de cometas de antimatéria ou meteoróides foram postulados, por David ETF Ashby do Laboratório Culham e Colin Whitehead do UK Atomic Energy Research Establishment , como uma possível causa para relâmpagos ( Ashby & Whitehead 1971 ). Eles monitoraram o céu com aparelhos de detecção de raios gama e relataram números incomumente altos em 511 keV (quilorrelétron volts ), que é a frequência de raios gama característica de uma colisão entre um elétron e um pósitron . Houve explicações naturais para tais leituras. Em particular, pósitrons podem ser produzidos indiretamente pela ação de uma tempestade, pois ela cria os isótopos instáveis nitrogênio-13 e oxigênio-15 . No entanto, Ashby e Whitehead notaram que não havia tempestades presentes nos momentos em que as leituras de raios gama foram observadas. Em vez disso, eles apresentaram a hipótese dos meteoros de antimatéria como algo interessante, que explicava tudo o que suas observações haviam registrado, e sugeriram que merecia uma investigação mais aprofundada.

Explosões de raios gama

Os cometas de antimatéria que se pensava existir na nuvem de Oort foram, na década de 1990, hipotetizados como uma possível explicação para explosões de raios gama . Essas explosões podem ser explicadas pela aniquilação dos microcometos de matéria e antimatéria. A explosão criaria explosões poderosas de raios gama e aceleraria a matéria a velocidades próximas à da luz. Acredita-se que esses microcometos de antimatéria residam a distâncias de mais de 1000 UA . Cálculos mostraram que cometas de cerca de 1 km de raio encolheriam 1 m se passassem pelo Sol com um periélio de 1 UA. Microcometas, devido às tensões do aquecimento solar, se estilhaçam e queimam muito mais rapidamente porque as forças estão mais concentradas em suas pequenas massas. Microcometas de antimatéria queimariam ainda mais rapidamente porque a aniquilação do vento solar com a superfície do microcomete produziria calor adicional. Como mais explosões de raios gama foram detectadas nos anos subsequentes, esta teoria falhou em explicar a distribuição observada de explosões de raios gama sobre galáxias hospedeiras e detecções de linhas de raios X associadas a explosões de raios gama. A descoberta de uma supernova associada a uma explosão de raios gama em 2002 forneceu evidências convincentes de que estrelas massivas são a origem das explosões de raios gama. Desde 2002, observou-se que mais supernovas estão associadas a explosões de raios gama e estrelas massivas, já que a origem das explosões de raios gama foi firmemente estabelecida.

Notas de rodapé

Referências

Bibliografia

Leitura adicional

Publicações originais das várias hipóteses

• Khan, Mohammad Abdur Rahman (1947). "Teoria do impacto de meteorito contra-terreno da formação de tektita". Contrib. Meteorit. Soc . 4 (35).
• Ashby, David ETF; Whitehead, Colin (1971/03/19). "Ball Lightning é causado por meteoritos de antimatéria?". Nature . 230 (5290): 180–182. Bibcode : 1971Natur.230..180A . doi : 10.1038 / 230180a0 . S2CID  4185789 .
• Wyatt, Philip J. (26/04/1958). "Possível existência de anti-matéria a granel". Nature . 181 (4617): 1194. bibcode : 1958Natur.181.1194W . doi : 10.1038 / 1811194b0 . S2CID  4257659 .
• Cowan, Clyde ; Atluri, CR; Libby, Willard F. (1965-05-29). "Possível conteúdo anti-matéria do meteoro de Tunguska de 1908". Nature . 206 (4987): 861–865. Bibcode : 1965Natur.206..861C . doi : 10.1038 / 206861a0 . S2CID  4273369 .

De outros

• Konstantinov, BP; Bredov, MM; Belyaevskii, AI; Sokolov, IA (janeiro-fevereiro de 1966). "O vozmozhnoǐ antiveshchestvennoǐ priode mikrometeorov". Kosmicheskie Issledovaniya (URSS) (em russo). 4 (1): 66–73.
  • Tradução para o inglês: Konstantinov, BP; Bredov, MM; Belyaevskii, AI; Sokolov, IA (janeiro de 1966). "A possível natureza da antimatéria dos micrometeoritos". Cosmic Research . 4 : 58. bibcode : 1966CosRe ... 4 ... 58K .
• Sofia, Sabatino; van Horn, HM (1975-10-15). A hipótese de colisão matéria-antimatéria para a origem das explosões de raios gama cósmicos . AAS, American Physical Society e New York Academy of Sciences, 7º Texas Symposium on Relativistic Astrophysics , Dallas, Texas, 16–20 de dezembro de 1974. Annals of the New York Academy of Sciences . 262 . pp. 197–208. Bibcode : 1975NYASA.262..197S . doi : 10.1111 / j.1749-6632.1975.tb31432.x .
• Sofia, Sabatino; Wilson, Robert E. (1976). "Eventos locais de raios gama como testes da teoria da antimatéria de explosões de raios gama (Carta ao Editor)". Astrofísica e Ciências Espaciais . 39 (1): L7 – L11. Bibcode : 1976Ap & SS..39L ... 7S . doi : 10.1007 / BF00640527 . S2CID  123485559 .