Antimaterian är över oss

Jörgen Städje
7 år sedan

Det är inte bara forskarna vid CERN som kan skapa antimateria. Moder natur är också bra på det. En upptäckt som skedde av en händelse, ungefär lika viktig som den slumpmässiga upptäckten av gammablixtar från universum, påvisade att vanliga åskmoln kan skapa strålar av antimateria som sprutar rakt upp i rymden.

Röntgenteleskopet Fermi är hjälten i denna solskens-(nåja, åska och regn)-historia.

Som du kanske minns, skickade USA 1963 upp en satellit kallad Vela med röntgen-, neutron- och gammadetektorer, som skulle övervaka att provstoppsavtalet för kärnvapen hölls av Sovjet. Den hittade inte så många kärnsprängningar. Vela 1 följdes av många flera. 1967 inträffade en märklig händelse som registrerades av satelliterna Vela 3 och 4, som inte kunde klassificeras som en kärnvapenexplosion. Ingen visste vad det var och det hölls hemligt.

Senare skickades flera Vela-satelliter upp och genom att analysera ankomsttiderna för dessa märkliga utbrott av gammastrålning, som bara fortsatte att uppträda, kunde man peka ut källorna. De kom inte från Jorden utan tvärtom, från världsrymden. Det blev startskottet för forskningen kring GRB, Gamma Ray Bursts, blixtar av röntgenstrålning från otroligt kraftfulla objekt i världsrymden som visade sig kunna stråla mer energi än en hel galax, om än bara under en kort stund.

Vela-satelliterna har senare använts för att upptäcka superblixtar (super bolts) som slår uppåt i stratosfären från åskmoln. Vela ser blixtarna som röntgen eftersom de väldiga mängder elektroner som sprutar ut från molnet, rakt upp, träffar atomer i atmosfären och åstadkommer röntgentrålning, så kallade Terrestrial Gamma-ray Flashes, TGF.

Senare har flera satelliter skickats upp som varit speciellt inriktade på att detektera röntgenblixtar från universum. Den som sändes upp 2008, kallades Fermi och skulle hålla till 2018. Den begåvades med utökad livslängd fram till 2022, men NASA menar att den kanske kan leva ännu längre.

Fermi var tänkt att hitta och peka ut GRB med sitt instrument Gamma-ray Burst Monitor och efter att den skickades upp har den hittat både fjärran gammablixtar från andra galaxer, röntgenoscillatorer i vår egen galax, gammastrålningen från soleruptioner och dessutom cirka 130 TGF:er. Forskarna räknar med att det inträffar cirka 500 superblixtar per dygn.

Superblixtarna har en viss förkärlek för ekvatorialregionen.

2009 hände åter något man inte förväntat sig. Med hjälp av Fermi har man kunnat konstatera att åskmoln som avger superblixtar, även avger strömmar av antielektroner, positroner, elektronens antipartikel.

Det var en TGF som detekterades den 14 december 2009 och det man tyckte var underligt var att TGF:en uppträdde över södra Afrika, bortom Fermis horisont i just detta ögonblick. Hur kunde Fermi upptäcka den?

Det hela blev till en helt ny vetenskaplig förklaring av hur superblixtar fungerar.

När händelsen börjar, skjuter de elektriska fälten överst i molnet en lavin av elektroner uppåt. När dessas färd avböjs av molekyler i atmosfären strålar elektronerna ut gammastrålar, sk bremsstrahlung, den energirikaste typen av ljus (rosa i bilden) som i vilken cyklotron som helst. Ungefär så här ser det ut när TGF:en är 0,2 millisekunder gammal. Det hela brukar utspela sig på cirka 15 kilometers höjd.

När gammafotonerna i sin tur kolliderar med elektroner accelereras fotonerna till nära ljusets hastighet (rosa kvast). Vissa gammafotoner kommer därefter nära atomkärnor och samverkar med dem. Då annihileras de och blir till ett elektron-positronpar, en elektron och dess antipartikel (gul stråle). (Den fåniga vita fläcken bakom alltihop är Månen.)

Till skillnad från gammastrålningen bär elektronen och positronen laddningar och kan länkas av utmed jordens magnetfältslinjer och därmed färdas långa sträckor nära Jorden. Läget ovan inträffar efter cirka 1,4 millisekunder. Eftersom partiklarnas laddningar är motsatta far de iväg i två strålar i motsatt riktning. När positronerna slår in i tillräckligt tät atmosfär igen, eller som i det här fallet råkade träffa själva teleskopet Fermi, stöter de på elektroner och gör som antimateria brukar: båda annihileras och det resulterar i en gammablixt, som Fermi kan upptäcka. Gammastrålningen i blixten har en energi på precis 511 keV, vilket man vet är resultatet av att en positron annihilerar en elektron.

När positronmolnet lämnade Fermi, glödde denna fortfarande i röntgen, medan molnet for vidare mot Egypten.

Här är händelsen i detalj. Blixten, som fått namnet TGF091214 inträffade i Zambia, 4500 kilometer längre söderut och positronmolnet sköts upp i rymden och följde Jordens magnetiska fältlinjer norröver, mot Egypten, där det körde in i Fermi. Molnet fortsatte framåt i 11,5 millisekunder till och studsade i slutet av fältlinjen och for tillbaka samma väg och träffade Fermi igen, ytterligare 11,5 millisekunder senare. Då hade molnets intensitet blivit något svagare. Se det rosa intensitetsdiagrammet.

Är det inte underligt att naturen producerar massor av antipartiklar alldeles gratis, 500 gånger per dag, medan folket på CERN måste lägga ned miljarders miljarder Euro och en massa supraledande magneter på att fånga tusen antipartiklar och hålla dem kvar i en kvart? Men jag tror inte Illuminati kan åka upp till Fermi med en håv och fånga in dem och kasta dem på Vatikanen.