Antianyag-sávot fedeztek fel a Föld körül

Antiprotonokból álló vékony sávot sikerült első ízben észlelni a Föld körül.

A felfedezés, amelyről az Astrophysical Journal Letters című asztrofizikai szaklap online kiadásában számol be a nemzetközi kutatócsoport, bizonyítja azt a feltevést, miszerint a Föld mágneses mezeje antianyagot is képes csapdába ejteni.

Az antiprotonokat a Pamela (Payload for Antimatter Exploration and Light-nuclei Astrophysics) orosz-olasz műhold segítségével észlelték, amelyet 2006. június 15-én bocsátottak fel Bajkonurból. A műhold a kozmikus sugárzás – a Napból, valamint a Naprendszeren kívülről érkező nagyenergiájú töltött részecskék – természetét hivatott kutatni – olvasható a BBC (http://www.bbc.co.uk) hírei között.

Mint a kutatócsoport rámutat, az antianyag az úgynevezett Van Allen sugárzási övezetben, a “közönséges” anyag gyűrűi közé “ékelődött”. A tudósok szerint itt elegendő antianyag lehet, amelyet a jövendő űrhajók “üzemanyagaként” lehetne hasznosítani.

A Van Allen sugárzási övezet a Föld feletti, elektromosan töltött részecskéket tartalmazó kettős gyűrű, amelyet az első amerikai műholdak, az 1958. január 31-én felbocsátott Explorer-1, valamint ugyanazon év március 26-án útnak indított Explorer-3 mérési adatai alapján fedezték fel.

A belső öv a Föld felett 2000-5000 kilométer között helyezkedik el és 10-50 MeV (megaelektronvolt) energiájú protonokból áll. A külső öv, amely főleg elektronokból áll, nagyjából 6000-10 000 kilométer vastagságú, a két zóna nem válik el élesen egymástól. A Föld mágneses tere fogja be a Napból felénk tartó részecskéket, elsősorban elektronokat és protonokat, valamint az atmoszférában zajló ütközésekből kifelé tartó részecskéket. A töltött részecskék a mágneses erővonalak mentén, az erővonalak körül spirális pályán mozognak: oda-vissza repülnek az övezetekben a Föld északi és déli pólusa között, mintha tükrök vernék vissza őket. A pólusoknál a sugárzási övek nyitottak, ezért az elektronok könnyen lejutnak az atmoszféra felső rétegeibe, s ott elnyelődnek. A részecskék száma erősen ingadozik, elsősorban a geomágneses viharok következében. A földi mágneses tér viharait pedig a Nap viharai, vagyis a Nap mágneses terének változásai, a Napból kilökődött plazma, a napszél változásai idézik elő.

A Pamela akkor fedezte fel az antianyag-részecskékből álló sávot, amikor az úgynevezett dél-atlanti mágneses anomálián keresztül haladt át. A műhold sok ezerszer több antiprotont észlelt, mint ami bárhol máshol a világűrben a “normális” részecskebomlás eredményeként jön létre.

“Ez a sáv a legbőségesebb antiproton-forrás a Föld közelében” – hangsúlyozta Alessandro Bruno, a Bari-i Egyetem kutatója, a tanulmány társszerzőinek egyike. Hozzátette: a csapdába ejtett antiprotonok elvesznek, ha a légköri töltött részecskékkel kerülnek kölcsönhatásba.

“Különösen kifejezett ez a folyamat alacsony magasságban, ahol főleg e kölcsönhatás okolható az antiproton-veszteségért. Néhány száz kilométer magasságban a veszteségi ráta már lényegesen kisebb, vagyis itt számottevő mennyiségben nyerhető antiproton” – magyarázta Alessandro Bruno.

A dél-atlanti mágneses anomália területén a mágneses mező védőpajzsa az átlagosnál gyengébb. Ezen régióban még a relatíve alacsonyan szálló műholdak elektronikus berendezéseit is komoly meghibásodás érheti.