Космические лучи — это частицы, обычно присутствующие во Вселенной. Они состоят в основном из протонов и электронов, но есть также много других частиц, в том числе позитронов, путешествующих в космосе.
Позитроны — это аналоги электронов из антивещества, с той же массой, но с противоположным зарядом. Присутствие некоторых позитронов в космосе можно объяснить столкновениями космических лучей, но это явление будет производить лишь крошечную часть антивещества в общем спектре космических лучей.
Поскольку антивещество во Вселенной крайне редко, любой значительный избыток частиц антивещества, регистрируемый в потоке энергичных космических лучей, указывает на существование нового источника позитронов. Очень плотные звезды, такие как пульсары, являются потенциальными кандидатами.
Эксперимент AMS способен отображать поток космических лучей с беспрецедентной точностью, и в опубликованных сегодня результатах коллаборация представляет новые данные при энергиях, никогда ранее не зарегистрированных. Коллаборация AMS проанализировала 41 миллиард событий, связанных с первичными космическими лучами, из которых 10 миллионов были идентифицированы как электроны и позитроны. Распределение этих событий в диапазоне энергий от 0,5 до 500 ГэВ показывает хорошо измеренное увеличение позитронов с 8 ГэВ без какого-либо предпочтительного направления входа в космос. Измеренная энергия, при которой доля позитронов перестает увеличиваться, составляет 275-32 ГэВ.
«Это первое экспериментальное наблюдение максимума фракции позитронов после полувека экспериментов с космическими лучами», — сказал представитель AMS профессор Сэмюэл Тинг. «Команда AMS проводит измерения, чтобы определить скорость уменьшения, с которой доля позитронов выходит за пределы поворотной точки».Эта скорость уменьшения после «отсечки энергии» очень важна для физиков, поскольку она может быть индикатором того, что избыток позитронов является признаком того, что частицы темной материи аннигилируют на пары электронов и позитронов.
Хотя текущие измерения можно объяснить такими объектами, как пульсары, они также соблазнительно согласуются с частицами темной материи с массой порядка 1 ТэВ. Различные модели природы темной материи предсказывают различное поведение избытка позитронов над долей позитронов, ожидаемой от обычных столкновений космических лучей.
Следовательно, в ближайшем будущем результаты при более высоких энергиях будут иметь решающее значение для оценки того, исходит ли сигнал темная материя или космический источник.«С запуском AMS и LHC в ближайшем будущем при энергиях, ранее не достигнутых, мы живем в очень захватывающие времена для физики элементарных частиц, поскольку оба инструмента расширяют границы физики», — сказал генеральный директор CERN Рольф Хойер.AMS также сообщил о новом наблюдении, что и поток электронов, и поток позитронов меняют свое поведение примерно при 30 ГэВ, причем потоки значительно отличаются друг от друга как по величине, так и по зависимости от энергии. В частности, между 20 и 200 ГэВ скорость изменения потока позитронов на удивление выше, чем у электронов.
Это важное доказательство того, что наблюдаемое превышение доли позитронов связано с относительным избытком позитронов высоких энергий, а не с потерей электронов высоких энергий. Этот новый результат очень важен для лучшего понимания происхождения электронов и позитронов космических лучей и может быть признаком неизвестного явления.На своем семинаре профессор Тинг также представил некоторые интересные новые результаты, которые будут опубликованы в ближайшем будущем.
Они показывают, что при высоких энергиях и в широком диапазоне энергий объединенный поток электронов и позитронов может быть описан одним постоянным спектральным индексом без существования структуры, как предполагали предыдущие измерения других экспериментов.Примечания:[1] Детектор AMS эксплуатируется крупной международной коллаборацией под руководством Нобелевского лауреата Сэмюэля Тинга. В AMS участвуют около 600 исследователей из Китая, Дании, Финляндии, Франции, Германии, Италии, Кореи, Мексики, Нидерландов, Португалии, Испании, Швейцарии, Тайваня и США.
Детектор AMS был собран в ЦЕРНе, испытан в центре ESA ESTEC в Нидерландах и запущен 16 мая 2011 года на борту космического корабля NASA Space Shuttle Endeavour. Он установлен на Международной космической станции, где он отслеживает поступающие заряженные частицы, такие как протоны, электроны и частицы антивещества, такие как позитроны, картируя поток космических лучей с беспрецедентной точностью.
[2] ЦЕРН, Европейская организация ядерных исследований, является ведущей в мире лабораторией физики элементарных частиц. Штаб-квартира находится в Женеве. Его государствами-членами в настоящее время являются: Австрия, Бельгия, Болгария, Чешская Республика, Дания, Финляндия, Франция, Германия, Греция, Венгрия, Израиль, Италия, Нидерланды, Норвегия, Польша, Португалия, Словацкая Республика, Испания, Швеция, Швейцария. и Соединенное Королевство.
Румыния является кандидатом на вступление, а Сербия — ассоциированным государством-членом на предварительной стадии к членству. Статус наблюдателя имеют Индия, Япония, Российская Федерация, Соединенные Штаты Америки, Турция, Европейская комиссия и ЮНЕСКО.