Είναι μια ένδειξη σκοτεινής ύλης αλλά …

Posted on 03/04/2013

1


… σε καμία περίπτωση δεν είναι μια απόδειξη ύπαρξης της σκοτεινής ύλης

ams2

O Samuel Ting παρουσιάζει στο CERN τα πρόσφατα αποτελέσματα του AMS (Alpha Magnetic Sectrometer) – Αν χάσατε την ομιλία μπορείτε να δείτε το βίντεο ΕΔΩ: https://cdsweb.cern.ch/record/1537419

Ο βραβευμένος με νόμπελ Φυσικής Samuel Ting στην σημερινή ομιλία του στο  CERN περιέγραψε τις λεπτομέρειες του πειράματος AMS (Άλφα Μαγνητικό Φασματόμετρο) και τα τελευταία αποτελέσματα. Tο AMS είναι εγκατεστημένο στο εξωτερικό του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού. Πρόκειται για έναν πολύπλοκο ανιχνευτή που καταγράφει φαινόμενα υψηλότερης ενέργειας από ότι ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC) στο CERN. Σκοπός του είναι να ανακαλύψει νέες, εξωτικές μορφές ύλης.

ams4

Η εκτόξευση του ΑMS με το διαστημικό λεωφορείο Endeavour

ams1

Τα διάφορα μέρη του Άλφα Μαγνητικού Φασματομέτρου

Ο τεράστιος αριθμός των δεδομένων που συλλέγονται από τον AMS μας αποκαλύπτουν το ηλεκτρικό φορτίο, την ενέργεια και άλλα χαρακτηριστικά των εισερχόμενων σωματιδίων. Τα δεδομένα αυτά μεταδίδονται στο Κέντρο Ελέγχου της NASA και στη συνέχεια διαβιβάζονται στο CERN για ανάλυση.

ams5

Στάδια από τη συλλογή και αποστολή των δεδομένων του AMS

Σύμφωνα με τον Ting, το AMS έχει ανιχνεύσει πάνω από 30 δισεκατομμύρια φορτισμένα σωματίδια κοσμικών ακτίνων. Μεταξύ αυτών ταυτοποιήθηκαν 6,8 εκατομμύρια  ηλεκτρόνια ή ποζιτρόνια (τα σωματίδια που αποτελούν την αντιύλη των ηλεκτρονίων). Το αποτέλεσμα των μέχρι τώρα μετρήσεων φαίνεται στα παρακάτω διαγράμματα που παρουσίασε ο Ting (και δημοσιεύονται το Physical Review Letters). Πρόκειται για το κλάσμα ποζιτρονίων συναρτήσει της ενέργειας.

ams6

κλάσμα ποζιτρονίων = ποζιτρόνια/(ποζιτρόνια + ηλεκτρόνια)

ams8

Περισσότερα δεδομένα απαιτούνται σε ενέργειες μεγαλύτερες από 200 GeV 

Το πιο σημαντικό πράγμα που μάθαμε σήμερα είναι ότι AMS λειτουργεί και ξεπερνά σε ακρίβεια των προηγούμενων μέσων (που δεν ήταν προφανές ότι: είναι η πρώτη φορά που ένα σοβαρό πείραμα εκτελείται σε έναν διαστημικό σταθμό, και εκτός από την αποστολή υποβλήθηκε σε μια δραματική υποβάθμιση λίγο πριν την έναρξη)

Σύγκριση των αποτελεσμάτων του AMS με προηγούμενα πειράματα. Μπορεί να μην αποδεικνύεται  κάτι συνταρακτικό (ύπαρξη σκοτεινής ύλης), όμως το πιο σημαντικό πράγμα που μάθαμε σήμερα είναι ότι το AMS λειτουργεί πολύ καλά και ότι ξεπερνά σε ακρίβεια όλα τα προηγούμενα πειράματα. 

Γιατί τα παραπάνω διαγράμματα περιέχουν «υποψίες» περί ύπαρξης σκοτεινής ύλης;
Είναι γνωστό ότι στις πρώτες στιγμές της Μεγάλης Έκρηξης κυριάρχησε η ύλη (από την οποία είμαστε φτιαγμένοι εμείς και ο κόσμος γύρω μας) έναντι της αντιύλης. Έτσι, η αντιύλη προκύπτει στο διάστημα ως υποπροϊόν των αλληλεπιδράσεων των σωματιδίων των κοσμικών ακτίνων με την αραιή μεσοαστρική ύλη. Με βάση τα μοντέλα των αλληλεπιδράσεων των σωματιδίων και των διαδικασιών μεταφοράς στον Γαλαξία μας, οι αστροφυσικοί προβλέπουν ότι το κλάσμα ποζιτρονίων (στη Γη), πρέπει να μειώνεται σε ενέργειες μεγαλύτερες από 1GeV , όπως δείχνει το γκρι χρώμα στο παρακάτω διάγραμμα.
ams_aΤο διάγραμμα του AMS δείχνει το αντίθετο. Το κλάσμα ποζιτρονίων,  ενώ αρχικά μειώνεται σύμφωνα με το θεωρητικό μοντέλο (γκρι χρώμα), στη συνέχεια από την ενέργεια των 10 GeV πάνω αυξάνεται. Συνεπώς πρέπει να υπάρχει κάποια άγνωστη πηγή ποζιτρονίων. Μια τέτοια πηγή θα μπορούσε να είναι η σκοτεινή ύλη. Οι αλληλεπιδράσεις των σωματιδίων της σκοτεινής ύλης, σύμφωνα με τα διάφορα θεωρητικά μοντέλα που κυκλοφορούν, θα μπορούσε να είναι το αίτιο της αύξησης του κλάσματος των ποζιτρονίων. Όμως αυτό είναι μόνο «υποψίες» προς το παρόν. Άλλωστε οι ερευνητές έχουν στα χέρια τους μόνο το 10% των δεδομένων που αναμένεται να συλλέξει το Άλφα Μαγνητικό Φασματόμετο….
ams9_fitmodel
Στη συνέχεια βλέπουμε τις δυο τελευταίες διαφάνειες που περιέχουν τα συμπεράσματα της ομιλίας του Ting:
ams10_concl
ams_concl1

Ετικέτα: