Магнітний альфа-спектрометр

Магнітний альфа-спектрометр (англ. Alpha Magnetic Spectrometer AMS) — фізичний прилад, призначений для вивчення складу космічних променів, пошуку антиматерії і темної матерії[1]. Перша версія подібного приладу (AMS-01) була встановлена на шатлі Діскавері, який відвідував орбітальну станцію Мир у 1998 році в рамках місії STS-91. AMS-01 зареєстрував близько одного мільйона ядер гелію і підтвердив працездатність концепції, що дозволило створити нову поліпшену версію приладу. Запуск другої версії (AMS-02) проведений 16 травня 2011 року[2] в рамках місії STS-134, а 19 травня він був встановлений на МКС[3]. До 15 квітня 2015 року AMS-02 зафіксував понад 60 мільярдів космічних променів та 90 мільярдів після п'яти років роботи з моменту встановлення. Головним дослідником проекту виступає нобелівський лауреат Семюел Тінг. Вартість приладу оцінюється в 2 млрд доларів США[4].

Комп'ютерна модель AMS-02

Мета роботи AMS

Перевірка фундаментальних гіпотез будови матерії і походження Всесвіту .

Опис

Магнітний альфа-спектрометр (AMS-02) — найсучасніший детектор фізичних частинок. Побудований і випробуваний міжнародною командою, до якої входять вчені з 16 країн. Спонсорування проекту здійснюється Департаментом енергетики США. AMS-02 покликаний привести людство до розуміння походження Всесвіту. Планується вивчити космічне випромінювання і довести існування антиматерії й темної матерії.

Магнітний альфа-спектрометр встановлений на МКС

На AMS-02 замість надпровідного магніту на рідкому гелії встановлено постійний магніт. Завдяки цьому термін служби приладу складе не менше 15 років.

Експериментальні дані показують, що наша Галактика складається з матерії. У Всесвіті існує понад 100 мільярдів галактик. Теорія Великого Вибуху передбачає рівну кількість матерії і антиматерії. Але теорії, які пояснюють цю уявну асиметрію, суперечать експериментальним даним. Існування антиматерії є одним з фундаментальних питань походження і природи Всесвіту. Будь-які спостереження ядер антигелію будуть доказами існування антиречовини. У 1998 році AMS-01 встановив верхню межу відношення антигелію і гелію в космічному випромінюванні: 10−6. Чутливість AMS-02 дорівнює 10−9. Збільшення цієї величини на три порядки досить для досягнення краю розширюваного Всесвіту, що дозволить вирішити проблему остаточно.

Видима матерія, яка переважно складається з зірок, становить не більше 5 % від загальної спостережуваної маси Всесвіту. Решта 95 % — це темна матерія, маса якої оцінюється у 20 % від маси Всесвіту, і темна енергія, яка обумовлює баланс. Їх точна природа все ще не відома. Одна з основних гіпотез — темною матерією є нейтраліно. Якщо нейтраліно існують, вони повинні стикатися одне з одним, внаслідок чого повинні народжуватися заряджені частинки, які виявить AMS-02. Будь-який пік у фонових позитрон-, антипротон- чи гамма-потоках може говорити про наявність нейтраліно.

Шість типів кварків (u, d, s, c, b і t) були виявлені експериментально, проте все живе на Землі складається з двох типів кварків (u і d). Це ще одне фундаментальне питання — чи існує матерія, що складається з трьох типів кварків (u, d і s)? Гіпотетична частинка цієї матерії, стрейнджлет, може мати надзвичайно велику масу і дуже маленьке відношення заряду до маси. Це абсолютно нова форма матерії. AMS-02 дасть остаточну відповідь на питання про існування цієї матерії.

Космічна радіація є суттєвою перешкодою для пілотованих польотів на Марс . Точні виміри космічного випромінювання необхідні для планування відповідних заходів захисту. Більшість досліджень космічного випромінювання зроблено супутниками-повітряними кулями, час польоту яких вимірюється днями; результати цих досліджень виявилися дуже неточними. AMS-02 буде працювати на МКС 3 роки, збираючи величезну кількість точних даних. Це дозволить виміряти довгострокові зміни потоку космічних променів у широкому діапазоні енергій, для частинок від протонів до ядер заліза. Після номінальної місії, AMS-02 може продовжувати вимірювання. На додаток до знань про радіаційний захист, необхідний для пілотованих міжпланетних польотів, ці дані дозволять дізнатися все про міжзоряне поширення і походження космічного випромінювання.

Отримані результати

Перші результати роботи магнітного альфа-спектрометра були оприлюднені на початку квітня 2013 року. Лідер проекту Семюел Тінг на семінарі ЦЕРН повідомив, що їм вдалося зафіксувати збільшення частки позитронів у космічних променях з ростом їх енергії: якщо для частинок з енергією 10 ГеВ частка позитронів становила близько 5 %, то для частинок з енергією 350 ГеВ — більше 15 %. Це стало незалежним підтвердженням результатів, отриманих раніше експериментом PAMELA (опубліковані у квітні 2009 року) і телескопом «Фермі» (опубліковані в січні 2012 року). Можливим поясненням цього ефекту може бути випромінювання пульсарів або анігіляція гіпотетичних частинок темної матерії, вімпів[4][5].

Примітки
  1. Alpha Magnetic Spectrometer — 02 (AMS-02) на сайте NASA. Архів оригіналу за 16 серпня 2009. Процитовано 16 серпня 2009.
  2. STS-134 BRIEFING AND EVENTS SCHEDULE(англ.)
  3. AT HOME, AT LAST. AMS collaboration. 19 Мая 2011. Архів оригіналу за 16 березня 2012. Процитовано 22 серпня 2011.
  4. Adrian Cho (3 квітня 2013). Two Billion Dollar Cosmic Ray Detector Confirms Possible Signs of Dark Matter (англ.). Science NOW. Архів оригіналу за 6 квітня 2013. Процитовано 3 квітня 2013.
  5. Первые результаты эксперимента AMS-02 интересны, но сенсаций не принесли

Посилання
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.