Eksperyment AMS obserwuje antymaterię w kosmosie

Data dodania: czwartek, 4 kwietnia 2013, autor: nuclear.pl

Międzynarodowy zespół prowadzący badania przy pomocy detektora Alpha Magnetic Spectrometer (AMS) ogłosił dziś pierwsze wyniki dotyczące poszukiwania ciemnej materii. Wyniki przedstawione dziś na seminarium w CERN przez koordynatora zespołu AMS, profesora Samuela Tinga, będą niebawem opublikowane w Physical Review Letters. Donoszą o obserwacji nadwyżki pozytonów w strumieniu promieniowania kosmicznego.

Wyniki AMS oparte są na około 25 miliardach zdarzeń zarejestrowanych w okresie półtora roku, wśród których zaobserwowano 400 000 pozytonów o energiach pomiędzy 0.5 GeV a 350 GeV. To największa ilość antymaterii kiedykolwiek zaobserwowana w kosmosie. Zaobserwowano wzrost udziału pozytonów pomiędzy 10 GeV a 250 GeV. Równocześnie dane nie wskazują na jakikolwiek wyróżniony kierunek z którego przylatują, czy też zmiany w czasie. Obserwacje te są zgodne z hipotezą o pochodzeniu kosmicznych pozytonów z anihilacji ciemnej materii, jednak nie wystarczają do wykluczenia innych scenariuszy.

- Będąc najdokładniejszym jak dotąd pomiarem strumienia pozytonów w promieniowaniu kosmicznym, wyniki jednoznacznie świadczą o możliwościach detektora AMS - powiedział lider AMS Samuel Ting. - W ciągu najbliższych miesięcy AMS da nam ostateczną odpowiedz na pytanie czy pozytrony potwierdzają istnienie ciemnej materii, czy też pochodzą z innego źródła.

Promieniowanie kosmiczne to naładowane, wysokoenergetyczne cząstki przemierzające przestrzeń kosmiczną. Eksperyment AMS, umieszczony na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, został zaprojektowany aby badać promieniowanie kosmiczne zanim oddziała z atmosferą ziemską. Nadwyżka pozytonów w promieniowaniu kosmicznym została po raz pierwszy zaobserwowana około 20 lat temu. Jednak ich pochodzenie nadal pozostaje niewyjaśnione. Możliwe wytłumaczenie daje nam tzw. teoria supersymetryczna, przewidując, że pozytrony powstają podczas zderzenia i anihilacji dwóch cząstek ciemnej materii. Zakładając izotropowy rozkład ciemnej materii w kosmosie, teoria ta tłumaczyłaby obserwację dokonaną przez AMS. Niemniej, dotychczasowa obserwacja nie może wykluczyć innego wytłumaczenia, że pozytony pochodzą z pulsarów rozrzuconych wokół płaszczyzny galaktyki. Teorie supersymetryczne dodatkowo przewidują istnienie górnego obcięcia widma pozytonów związanego z zakresem masy cząstek ciemnej materii. Takie obcięcie nie zostało jak dotąd zaobserwowane. W ciągu nadchodzących lat eksperyment AMS planuje poprawić dokładność swoich pomiarów i wyjaśnić zachowanie się udziału pozytonów w zakresie energii powyżej 250 GeV.

- Stosując precyzyjny przyrząd pomiarowy do zupełnie nowych zjawisk, zwykle otrzymuje się wiele nowych wyników. Wierzymy, że to dopiero początek - powiedział prof. Ting. - AMS jest pierwszym urządzeniem pomiarowym zdolnym do zmierzenia strumienia pozytonów w kosmosie z dokładnością 1%. Taka dokładność pozwoli nam stwierdzić czy obserwowane pozytony pochodzą od ciemnej materii czy też z pulsarów.

Ciemna materia stanowi jedną z najważniejszych zagadek współczesnej fizyki. Odpowiadająca za ponad czwartą część masy wszechświata, może być obserwowana pośrednio dzięki oddziaływaniu z widzialną materią, ale jak dotąd nie została bezpośrednio wykryta. Poszukiwania ciemnej materii są prowadzone zarówno w kosmosie, jak w przypadku eksperymentu AMS, jak i na Ziemi na Wielkim Zderzaczu Hadronów oraz innych eksperymentach mieszczących się głęboko w podziemnych laboratoriach.

- Wynik ogłoszony przez AMS jest wspaniałym przykładem uzupełniania się eksperymentów na Ziemi i w kosmosie - powiedział dyrektor naczelny CERN Rolf Heuer. - Myślę, że dzięki takiej współpracy możemy się spodziewać rozwiązania zagadki ciemnej materii w ciągu następnych kilku lat.