25 OKTOBER 2003 NRC

Enorme zonnevlam produceert een halve kilo antimaterie - George Beekman

Al sinds de jaren zeventig is bekend dat tijdens krachtige erupties op de zon antideeltjes in de vorm van positronen (positieve elektronen) kunnen ontstaan. Deze antimaterie zou door annihilatie weer onmiddellijk moeten verdwijnen, maar dat blijkt niet altijd het geval. Waarnemingen met NASA's zonnesatelliet RHESSI, die sinds februari 2002 om de aarde draait, laten zien dat de antideeltjes niet verdwijnen op de plaatsen waar ze worden gecreëerd. Deze opmerkelijke ontdekking is gepubliceerd in de Astrophysical Journal Letters van 1 oktober, dat geheel is gewijd aan de resultaten van de waarnemingen aan de zonnevlam van 23 juli 2002.

Zonnevlammen behoren tot de meest krachtige explosies in het zonnestelsel. Tijdens deze erupties worden grote hoeveelheden elektrisch geladen deeltjes uit de zonne-atmosfeer weggeschoten. Hoe dit precies gebeurt, is nog niet duidelijk, maar zeker is wel dat dit proces samenhangt met plotselinge veranderingen in lokale magnetische velden op de zon. De weggeschoten deeltjes botsen tegen neutrale deeltjes in de zonsatmosfeer, waarbij radioactieve kernen ontstaan die tijdens hun verval positronen (de antideeltjes van elektronen) uitzenden. Als zo'n positron een elektron ontmoet, verdwijnen beide door annihilatie en ontstaat gammastraling.

Op 23 juli 2002 verscheen aan de oostrand van de zon een grote vlam, die meer dan een half uur lang door de satelliet RHESSI (Reuven Ramaty High Energy Solar Spectroscopic Imager) werd waargenomen. RHESSI bestudeerde de zonnevlam zowel in röntgenstraling als op gammagolflengten. De röntgenstraling is afkomstig van de zeer snelle elektronen in het gebied waar de positronen worden gevormd, terwijl de gammastraling afkomstig is uit het gebied waar deze antideeltjes door annihilatie verdwijnen. Aangezien antimaterie in een omgeving van gewone materie niet lang kan bestaan, hadden astronomen verwacht dat het ontstaan en de verdwijning op vrijwel dezelfde plaatsen in de zonsatmosfeer zouden moeten optreden.



De waarnemingen van RHESSI laten echter zien dat dit niet (altijd) het geval is. De gammastraling van de annihilatie van positronen blijkt uit een ander gebied te komen dan de röntgenstraling die met hun ontstaansgebied samenhangt. Dit betekent dat de antideeltjes zich in de zonsatmosfeer over grotere afstanden kunnen verplaatsen en langer kunnen bestaan dan tot nu toe werd aangenomen. De oorzaak hiervan is vooralsnog een raadsel. De astronomen hebben berekend dat deze langere existentie tot gevolg heeft dat tijdens een zonnevlam ongeveer een halve kilogram antimaterie wordt gevormd: heel wat meer dan de ruim 50.000 antiwaterstofatomen die een jaar geleden met een deeltjesversneller op het CERN-laboratorium in Genève werden gemaakt.