Pierwsze wyniki z największego i najbardziej złożonego instrumentu naukowego na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej dostarczyły kuszących wskazówek najlepiej zachowanych tajemnic cząstek w przyrodzie, ale ostateczny sygnał dla ciemnej materii pozostaje nieuchwytny. Podczas gdy AMS dostrzegł miliony cząstek antymaterii - z anomalnym skokiem pozytonów - naukowcy nie mogą jeszcze wykluczyć innych wyjaśnień, takich jak pobliskie pulsary.
„Te obserwacje pokazują istnienie nowych zjawisk fizycznych” - powiedział główny badacz AMS Samuel Ting - i czy od fizyki cząstek, czy pochodzenia astrofizycznego wymaga więcej danych. W nadchodzących miesiącach AMS będzie w stanie jednoznacznie powiedzieć nam, czy te pozytony są sygnałem dla ciemnej materii, czy też mają inne pochodzenie. ”
AMS został wprowadzony na ISS w 2011 roku podczas ostatniego lotu promu kosmicznego Endeavour, przedostatniego lotu promu. Eksperyment o wartości 2 miliardów dolarów bada dziesięć tysięcy uderzeń promienia kosmicznego co minutę, szukając wskazówek co do fundamentalnej natury materii.
W ciągu pierwszych 18 miesięcy działalności AMS zebrał 25 miliardów wydarzeń. Odkrył anomalny nadmiar pozytonów w strumieniu promieniowania kosmicznego - 6,8 miliona to elektrony lub ich antymaterialny odpowiednik, pozytony.
AMS stwierdził, że stosunek pozytonów do elektronów rośnie przy energiach między 10 a 350 gigaelektronowoltów, ale Ting i jego zespół stwierdzili, że wzrost nie jest wystarczająco ostry, aby ostatecznie przypisać go zderzeniom ciemnej materii. Ale odkryli również, że sygnał wygląda tak samo w całej przestrzeni, czego można by się spodziewać, gdyby sygnał był spowodowany ciemną materią - tajemniczą materią, która, jak się uważa, utrzymuje galaktyki razem i nadaje Wszechświatowi jego strukturę.
Dodatkowo energie tych pozytonów sugerują, że mogły powstać, gdy cząstki ciemnej materii zderzyły się i zniszczyły.
Wyniki AMS są zgodne z ustaleniami poprzednich teleskopów, takich jak aparaty gamma Fermi i PAMELA, które również odnotowały podobny wzrost, ale Ting powiedział, że wyniki AMS są bardziej precyzyjne.
Opublikowane dziś wyniki nie obejmują ostatnich 3 miesięcy danych, które nie zostały jeszcze przetworzone.
„Jako najdokładniejszy jak dotąd pomiar strumienia pozytonów promienia kosmicznego wyniki te wyraźnie pokazują moc i możliwości detektora AMS”, powiedział Ting.
Promienie kosmiczne to naładowane cząstki o wysokiej energii, które przenikają przestrzeń. Nadmiar antymaterii w strumieniu promienia kosmicznego zaobserwowano po raz pierwszy około dwie dekady temu. Jednak pochodzenie nadmiaru pozostaje niewyjaśnione. Jedną z możliwości, przewidywaną przez teorię znaną jako supersymetria, jest to, że pozytony mogą być wytwarzane, gdy dwie cząstki ciemnej materii zderzą się i unicestwią. Ting powiedział, że w nadchodzących latach AMS doprecyzuje dokładność pomiaru i wyjaśni zachowanie frakcji pozytronowej przy energiach powyżej 250 GeV.
Pomimo posiadania AMS w przestrzeni kosmicznej i z dala od ziemskiej atmosfery - pozwalając instrumentom na otrzymywanie stałej fali cząstek wysokoenergetycznych - podczas odprawy prasowej, Ting wyjaśnił trudności w obsłudze AMS w kosmosie. „Nie możesz wysłać ucznia, żeby wyszedł i go naprawił” - zażartował, ale dodał również, że tablice słoneczne ISS oraz odlot i przylot różnych statków kosmicznych mogą mieć wpływ na wahania temperatury, które może wykryć wrażliwy sprzęt. „Musisz stale monitorować i poprawiać dane, w przeciwnym razie nie uzyskasz dokładnych wyników” - powiedział.
Pomimo zarejestrowania ponad 30 miliardów promieni kosmicznych od czasu zainstalowania AMS-2 na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej w 2011 r., Ting powiedział, że odkrycia opublikowane dzisiaj opierają się tylko na 10% odczytów, jakie przyrząd uzyska w ciągu swojego życia.
Zapytany, ile czasu potrzebuje na zbadanie anomalnych odczytów, Ting powiedział „Powoli”. Jednak Ting podobno dostarczy aktualizację w lipcu na Międzynarodowej Konferencji Promieni Kosmicznych.
Więcej informacji: komunikat prasowy CERN, artykuł zespołu: Pierwszy wynik ze spektrometru magnetycznego alfa na międzynarodowej stacji kosmicznej: Precyzyjny pomiar frakcji pozytronowej w pierwotnych promieniach kosmicznych 0,5–350 GeV
