Быть или не быть первые результаты АМС-02
3 апреля 2013 года были опубликованы первые результаты эксперимента АМС-02, исследующего вклад антиматерии в космические лучи частиц. Однако избыток позитронов, наблюдаемый при высоких энергиях, еще не нашел однозначного объяснения.
Быть или не быть, вот в чем вопрос. - Или, выражаясь физически: сколько на самом деле антиматерии во Вселенной и откуда она берется? Для выяснения этого вопроса с 19 мая 2011 года на Международной космической станции МКС установлен эксперимент АМС-02 (Альфа-магнитный спектрометр). Там он улавливает излучение частиц высокой энергии из глубин космоса. С помощью масс-спектрометра можно измерить физические параметры, такие как масса, заряд, энергия, время входа и направление частиц, а также сделать выводы о типе частицы и ее происхождении.
За первые полтора года AMS-02 проанализировал 25 миллиардов событий излучения первичных космических частиц. Все эти высокоэнергетические частицы попадают в детекторы прямо из глубокого космоса. Так что они не замедлялись в барьере вроде земной атмосферы и не превращались во вспышки света и другие типы частиц.
Своей первой публикацией коллаборация AMS теперь представляет исследование, в котором они определяют долю антиматерии в материи на основе измерений в диапазоне энергий от 0,5 до 350 гигаэлектронвольт. Из 25 миллиардов событий 6,8 миллиона могут быть четко идентифицированы как электроны или их партнеры из антивещества. В диапазоне энергий от 0,5 до 10 ГэВ относительная доля позитронов сначала уменьшается с ростом энергии. Этого падения следовало ожидать, потому что при более высоких энергиях число всех космических частиц все более и более редеет. Однако выше 10 гигаэлектронвольт относительное число позитронов неуклонно увеличивается, пока не остановится на уровне около 250 гигаэлектронвольт. Однако для достоверного утверждения в этой области по-прежнему требуется анализ данных дальнейших измерений. Только около 10 процентов ожидаемых данных измерений включены в исследование. - Эти результаты не совсем новые. Однако AMS измерил относительное число позитронов с гораздо большей точностью, чем это было возможно в предыдущих экспериментах.
Но реальный вопрос теперь таков: если излучение космических частиц обычно уменьшается при более высоких энергиях, почему относительная доля позитронов во всем сущем увеличивается против этой тенденции? Одним из объяснений могло бы быть то, что избыточные позитроны создаются во время процессов ускорения в магнитном поле пульсаров в нашей собственной галактике. Однако спектр относительной доли позитронов не зависит от времени и не обнаруживает никакой анизотропии. Таким образом, высокоэнергетические позитроны не исходят из предпочтительного направления в пространстве или из точечных источников, как это было бы в случае с пульсарами. Следовательно, это явление можно исключить как причину. Другая возможность: позитроны могли быть созданы столкновениями между частицами темной материи. В этом случае действительно следовало бы ожидать однородного и независимого от времени распределения позитронного излучения.
Ученые надеются выяснить, верна ли и какая из двух интерпретаций, после того, как они проанализируют дополнительные данные, особенно при более высоких энергиях выше 250 гигаэлектронвольт. С более точной статистикой тогда, вероятно, можно было бы определить, действительно ли относительная доля позитронов остается неизменной на этом энергетическом уровне или она снижается выше 350 гигаэлектронвольт. Возможно, это говорит о происхождении от взаимодействия темной материи. Если, с другой стороны, окажется, что доля позитронов продолжает увеличиваться при этих высоких энергиях, то целесообразно провести дальнейшую проверку гипотезы о пульсарах.