Магнитный альфа-спектрометр ( англ. Alpha Magnetic Spectrometer , AMS) — физический прибор, предназначенный для изучения состава космических лучей , поиска антиматерии и тёмной материи . Первая версия подобного прибора ( AMS-01 ) была установлена на шаттле Дискавери , который посещал орбитальную станцию Мир в 1998 году в рамках миссии STS-91 . AMS-01 зарегистрировал около одного миллиона ядер гелия и подтвердил работоспособность концепции, что позволило создать новую улучшенную версию прибора. Запуск второй версии ( AMS-02 ) произведён 16 мая 2011 года в рамках миссии STS-134 , а 19 мая он был установлен на МКС . Работа прибора продлится 3 года, за которые он должен зарегистрировать около одного миллиарда ядер гелия и других ядер. Главным исследователем проекта выступает нобелевский лауреат Сэмюэл Тинг . Стоимость прибора оценивается в 2 млрд долларов США .

Цель работы AMS

Проверка фундаментальных гипотез строения материи и происхождения Вселенной .

Описание

Магнитный альфа-спектрометр (AMS-02) — самый современный детектор физических частиц . Построен и испытан международной командой, в которую входят учёные из 16 стран. Спонсирование проекта осуществляется Департаментом энергетики США . AMS-02 призван привести человечество к пониманию происхождения Вселенной . Планируется изучить космическое излучение и доказать существование антиматерии и темной материи.

На AMS-02 постоянный магнит установлен вместо сверхпроводящего на жидком гелии . Благодаря этому срок службы прибора составит не менее 15 лет.

Экспериментальные данные показывают, что наша Галактика состоит из материи . Во Вселенной существует более 100 миллиардов галактик. Теория Большого Взрыва предполагает равное количество материи и антиматерии. Но теории, которые объясняют эту кажущуюся асимметрию, противоречат экспериментальным данным. Существование антиматерии является одним из фундаментальных вопросов происхождения и природы Вселенной . Любые наблюдения ядер антигелия будут доказательствами существования антивещества. В 1998 году AMS-01 установил верхний предел отношения антигелия и гелия в космическом излучении: 10 ⁻⁶ . Чувствительность AMS-02 равна 10 ⁻⁹ . Увеличения этой величины на три порядка достаточно для достижения края расширяющейся Вселенной, что позволит решить проблему окончательно.

Видимая материя, в основном состоящая из звёзд , составляет не более 5 % от общей наблюдаемой массы Вселенной. Остальные 95 % — это темная материя, масса которой оценивается в 20 % от массы Вселенной, и темная энергия , обуславливающая баланс. Их точная природа всё ещё не известна. Одна из лидирующих гипотез — темной материей являются нейтралино . Если нейтралино существуют, они должны сталкиваться друг с другом, в результате чего должны рождаться заряженные частицы, которые обнаружит AMS-02. Любой пик в фоновых позитрон -, антипротон -, или гамма -потоках может говорить о наличии нейтралино.

Шесть типов кварков (u, d, s, c, b и t) были обнаружены экспериментально , однако все живое на Земле состоит из двух типов кварков (u и d). Это ещё один фундаментальный вопрос — существует ли материя, состоящая из трех типов кварков (u, d и s)? Гипотетическая частица этой материи, страпелька , может иметь чрезвычайно большую массу и очень маленькое отношение заряда к массе. Это совершенно новая форма материи. AMS-02 даст окончательный ответ на вопрос о существовании этой материи.

Космическая радиация является существенным препятствием для пилотируемых полетов на Марс . Точные измерения космического излучения необходимы для планирования соответствующих мер защиты. Большинство исследований космического излучения сделано спутниками-воздушными шарами, время полёта которых измеряется днями; результаты этих исследований оказались очень неточными. AMS-02 будет работать на МКС 3 года, собирая огромное количество точных данных. Это позволит измерить долгосрочные изменения потока космических лучей в широком диапазоне энергий, для частиц от протонов до ядер железа. После номинальной миссии, AMS-02 может продолжать измерения. В дополнение к знаниям о радиационной защите, необходимой для пилотируемых межпланетных полетов, эти данные позволят узнать всё о межзвездном распространении и происхождении космического излучения.

Полученные результаты

Первые результаты работы магнитного альфа-спектрометра были обнародованы в начале апреля 2013 года. Лидер проекта Сэмюэль Тинг на семинаре ЦЕРН сообщил, что им удалось засечь увеличение доли позитронов в космических лучах с ростом их энергии: если для частиц с энергией 10 ГэВ доля позитронов составляла около 5 %, то для частиц с энергией 350 ГэВ — более 15 %. Это стало независимым подтверждением результатов, полученных ранее экспериментом PAMELA (опубликованы в апреле 2009 года) и телескопом «Ферми» (опубликованы в январе 2012 года). Возможным объяснением этого эффекта может быть излучение пульсаров или аннигиляция гипотетических частиц тёмной материи , вимпов .

Примечания

Литература

• M. Aguilar, J. Alcaraz, J. Allaby, B. Alpat, G. Ambrosi. (англ.) // Physics Reports. — 2002-08. — Vol. 366 , iss. 6 . — P. 331–405 . — doi : .
• M. Aguilar, L. Ali Cavasonza, G. Ambrosi, L. Arruda, N. Attig. (англ.) // Physics Reports. — 2021-02. — Vol. 894 . — P. 1–116 . — doi : .

Ссылки

• (неопр.) . Дата обращения: 24 апреля 2011. Архивировано из 18 апреля 2012 года.