Antideeltje met energiekick

Er waren al aanwijzingen. De grote Alpha Magnetic Spectrometer (AMS) aan boord van het internationale ruimtestation gaf dit jaar een hint. En in 2008 zag Pamela (Payload for Antimatter/Matter Exploration and Light-nuclei Astrophysics) zelf ook al iets. Maar nu heeft deze Russisch-Italiaans-Zweeds-Duitse satelliet het met precisie bevestigd: in de ruimte worden meer hoogenergetische positronen geteld dan er op grond van astrofysische modellen te verwachten zijn. (Physical Review Letters, 19 augustus).

Positronen zijn de antideeltjes van elektronen. Een vorm van antimaterie dus. Ze ontstaan bij radioactief verval, tijdens kernreacties en wanneer hoog-energetische lichtdeeltjes (gammastralen) in een elektron-positronpaar uiteenvallen. Maar astrofysische modellen die zulke processen beschrijven – in supernova’s, in het binnenste van sterren enzovoorts – voorspelden dus een stuk minder positronen.

Ofwel: er moet iets anders aan de hand zijn. Was dit misschien eindelijk een signaal van donkere materie? Fysici proberen al jaren de aard te achterhalen van die donkere materie, die zijn aanwezigheid slechts verraadt door zwaartekrachtseffecten, en die 85 procent van alle materie in de kosmos lijkt uit te maken. En volgens sommige modellen kunnen donkere materiedeeltjes elkaar vernietigen tot gammastralen, die dan daarna soms elektron-positronparen leveren.

Maar nee, zeggen theoretici nu, mede op grond van de nieuwe meting. Zo’n mechanisme kan het gemeten overschot niet verklaren: daarvoor dragen de extra positronen te veel energie (meer dan 10 GeV). Zij vermoeden een ‘gewone’ astrofysische oorzaak: zoals dat positronen met lagere energie in de schokgolf van een supernova-explosie een energieboost krijgen. En alweer laat de donkere materie zich dus niet kennen.

Margriet van der Heijden