Νεώτερα από το Άλφα Μαγνητικό Φασματόμετρο

Posted on 24/04/2015

0


… το μοναδικό πείραμα φυσικής στοιχειωδών σωματιδίων που διεξάγεται στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό

To Άλφα Μαγνητικό Φασματόμετρο ή AMS (Alpha Magnetic Sectrometer) στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό

To Άλφα Μαγνητικό Φασματόμετρο ή AMS (Alpha Magnetic Sectrometer) στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό

Νεώτερα αποτελέσματα από το πείραμα AMS (Alpha Magnetic Spectrometer) σχετικά με την κατανόηση της προέλευσης των κοσμικών ακτίνων και την πιθανή σχέση τους με την σκοτεινή ύλη, παρουσιάστηκαν κατά τη διάρκεια των «ημερών AMS», μιας επιστημονικής συνάντησης που διεξήχθη στο CERN στις 15-17 Απριλίου, 2015 με την παρουσία φυσικών και ερευνητών από όλο τον κόσμο.

Το πείραμα AMS που διεξάγεται στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό καταγράφει το ηλεκτρικό φορτίο, την ενέργεια και την ορμή των κοσμικών ακτίνων. Η πειραματική διάταξη του πειράματος συναρμολογήθηκε στο CERN στη Γενεύη, όπου έγιναν και όλοι οι απαραίτητοι έλεγχοι. Τα τμήματα του ανιχνευτή κατασκευάστηκαν σε διάφορα πανεπιστήμια και ερευνητικά ινστιτούτα ανά τον κόσμο. Δεκαπέντε χώρες της Ευρώπης, Ασίας και Αμερικής συμμετείχαν στην κατασκευή του AMS (Γαλλία, Γερμανία, Ελβετία, ΗΠΑ, Ισπανία, Ιταλία, Κάτω Χώρες, Κίνα, Κορέα, Μεξικό, Πορτογαλία, Ρωσία, Ταιβάν, Τουρκία, Φινλανδία).

Το AMS εκτοξεύθηκε από τη NASA στον Διαστημικό Σταθμό με το τελευταίο διαστημικό λεωφορείο Endeavour στις 16 Μαίου 2011. Μόλις εγκαταστάθηκε το AMS άρχισε αμέσως να λειτουργεί συλλέγοντας δεδομένα τα οποία διαβιβάζονται στο Payload Operations Control Center (POCC) που βρίσκεται στο CERN. Το πείραμα καθοδηγείται από τον βραβευμένο με νόμπελ φυσικής Ting Samuel.

Ένας από τους επιστημονικούς στόχους του AMS είναι η διερεύνηση ενδείξεων ύπαρξης σκοτεινής ύλης. Η σκοτεινή ύλη, που είναι πέντε φορές περισσότερη από την συνηθισμένη ύλη στο σύμπαν, είναι αόρατη και προς το παρόν αντιλαμβανόμαστε την ύπαρξή της μόνο διαμέσου των βαρυτικών μακροσκοπικών αλληλεπιδράσεων με την συνηθισμένη ύλη. Αν τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης συγκρουόμενα μεταξύ τους είτε διασπώμενα παρήγαγαν γνωστά σωματίδια (πρωτόνια, ηλεκτρόνια, αντιπρωτόνια, ποζιτρόνια κλπ), τότε οι κοσμικές ακτίνες που ανιχνεύει το AMS θα περιείχαν τέτοια σωματίδια με «σκοτεινή» προέλευση. Η θεωρία προβλέπει ότι τα σωματίδια αυτά θα είχαν συγκεκριμένες υψηλές ενέργειες.

Ήδη έχουν γίνει πολλές μετρήσεις του λόγου ηλεκτονίων- ποζιτρονίων (Διαβάστε σχετικά για το κλάσμα ποζιτρονίων και Σκοτεινή ύλη: νέα αποτελέσματα από το πείραμα AMS στο διάστημα).
Τα συμβατικά θεωρητικά μοντέλα προβλέπουν ότι σε υψηλότερες ενέργειες, η ποσότητα της αντιύλης στις κοσμικές ακτίνες θα μειώνεται γρηγορότερα απ’ ότι το ποσό της ύλης στις κοσμικές ακτίνες. Τα μοντέλα που παίρνουν υπόψη τους και αλληλεπιδράσεις της σκοτεινής ύλης προβλέπουν περίσσεια αντισωματιδίων.

AMS_brownsmudge

Ο λόγος αντιπρωτονίων/πρωτονίων συναρτήσει της ενέργειας (δεδομένα από το πείραμα AMS)

Στην προαναφερθείσα επιστημονική συνάντηση, παρουσιάστηκαν δεδομένα που δείχνουν τον λόγο αντιπρωτονίων – πρωτονίων σε ένα μεγάλο εύρος ενεργειών να παραμένει σχεδόν σταθερός, καθώς επίσης και δεδομένα που δείχνουν ότι ο λόγος ορμής – φορτίου για πρωτόνια και πυρήνες ηλίου είναι υψηλότερος απ΄ ότι αναμενόταν στις υψηλότερες ενέργειες.
Σύμφωνα με τον John Ellis, θεωρητικό φυσικό υψηλών ενεργειών στο CERN: «τα δεδομένα αυτά είναι περισσότερο ακριβή σε σχέση με τα προηγούμενα και θα μπορούσαν να μας δώσουν τη δυνατότητα ελέγχου των θεωρητικών μοντέλων παραγωγής αντιπρωτονίων – πρωτονίων στο σύμπαν».
Ο Γενικός Διευθυντής του CERN Rolf Heuer δηλώνει ότι: «τα ανεξήγητα αποτελέσματα στην επιστήμη συχνά αποτελούν ερέθισμα και πρόκληση στην επιστημονική κοινότητα, ανεξαρτήτως του αν είναι κανείς θεωρητικός ή πειραματικός φυσικός. Ίσως να υποδεικνύουν ότι βρισκόμαστε στο κατώφλι κάποιας μεγάλης ανακάλυψης ή ενός νέου μυστηρίου».

Για να διακρίνουμε εάν τα νέα φαινόμενα σχετίζονται με τη σκοτεινή ύλη ήδη διεξάγονται εκ νέου μετρήσεις στο AMS. Οι συζητήσεις ανάμεσα στους επικεφαλής ερευνητές των πειραμάτων IceCube, Pierre Auger Observatory, Fermi-LAT, H.E.S.S. και CTA, των Telescope Array, JEM-EUSO και ISS-CREAM και μερικούς από τους σημαντικότερους παγκοσμίως θεωρητικούς φυσικούς, ίσως υποδείξουν τις νέες κατευθύνσεις που θα πρέπει να ακολουθήσει μελλοντικά η έρευνα στο πεδίο των κοσμικών ακτίνων.

Το AMS είναι το μόνο σημαντικό πείραμα φυσικής στοιχειωδών σωματιδίων που διεξάγεται στο Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (International Space Station). Στα πρώτα τέσσερα χρόνια που βρίσκεται σε τροχιά, το AMS συγκέντρωσε περισσότερα από 60 δισεκατομμύρια γεγονότα κοσμικών ακτίνων (ηλεκτρόνια, ποζιτρόνια, πρωτόνια, αντιπρωτόνια και πυρήνες ηλίου, λιθίου, βορίου, άνθρακα, οξυγόνου) σε ενέργειες που φθάνουν τα TeV.

Πηγές: kathimerini.gr – symmetrymagazine.org