РИА Наука

RSS

Детектор AMS отправляется на 10-летнюю охоту за темной материей

68
"Самая увлекательная задача AMS - это исследование неизвестного, поиск существующих в природе явлений, которые мы ранее не представляли себе и не имели инструментов для того, чтобы их открыть", - сказал руководитель коллаборации AMS Сэмюэл Тин (Samuel Ting), лауреат Нобелевской премии по физике 1976 года, которую он получил за открытие J/?-мезона.
Детектор AMS

МОСКВА, 29 апр - РИА Новости. Детектор AMS-02 (Alpha Magnetic Spectrometer), созданный учеными из 16 стран, в пятницу вечером отправится в грузовом отсеке шаттла "Индевор" в космос, где в течение десяти лет на борту МКС будет отыскивать следы темной материи и антиматерии в потоках космических лучей.

"Самая увлекательная задача AMS - это исследование неизвестного, поиск существующих в природе явлений, которые мы ранее не представляли себе и не имели инструментов для того, чтобы их открыть", - сказал руководитель коллаборации AMS Сэмюэл Тин (Samuel Ting), лауреат Нобелевской премии по физике 1976 года, которую он получил за открытие J/?-мезона.

Наблюдения с помощью AMS помогут физикам ответить на два фундаментальных вопроса: из чего состоит невидимая масса во Вселенной и что случилось с первоначально существовавшей антиматерией.

Самый тяжелый груз для МКС

AMS-02 - самый современный детектор элементарных частиц, стоимость которого составила 1,5 миллиарда долларов. Из-за высокой чувствительности этот прибор называют "Хабблом" космических лучей". Он представляет собой так называемый магнитный спектрометр, в состав которого входит мощный постоянный магнит, который отклоняет летящие в него заряженные частицы (это позволяет определить их заряд, скорость и массу), а также ряд других детекторов, фиксирующих ионы, нейтральные частицы, гамма-лучи и другие параметры.

Его начали разрабатывать еще в 1994 году, а летом 1998 года совершил десятидневный полет на шаттле "Дискавери" его прототип - прибор AMS-01. Это был первый большой магнитный спектрометр, побывавший в космосе.

Сборка детектора AMS
1/2
Сборка детектора AMS

В 1999 году начала формироваться коллаборация AMS, которая продолжила создание прибора. В этот научный коллектив вошли 600 физиков, представляющих 56 институтов из 16 стран - от Дании и Нидерландов до Китая, Мексики и Южной Кореи. Руководитель коллектива Сэмюел Тин представляет одновременно и Массачусетский технологический институт, и Европейскую организацию ядерных исследований (ЦЕРН).

В декабре 2007 года прибор доставили в ЦЕРН, где к декабрю 2009 года он был полностью собран и протестирован. В планы полета вмешался случай: катастрофа шаттла "Колумбия" заставила НАСА вообще отказаться от доставки спектрометра на МКС, затем было решено, что AMS все же доставят на МКС, но не будут возвращать на Землю через три года, как первоначально планировалось, и он разделит судьбу станции. Это заставило изменить конструкцию детектора - в исходном варианте его основой был сверхпроводящий магнит, охлаждаемый жидким гелием.

Чтобы прибор смог проработать десять лет на МКС, его заменили на постоянный магнит, изготовленный из сплава неодима и железа, весом 1,2 тонны. Сила этого магнита (1,25 тысячи гауссов) в 4 тысячи раз превышает силу магнитного поля Земли.

После доработки в ЦЕРНе прибор в августе 2010 года был доставлен в космический центр имени Кеннеди, где он ожидал старта "Индевора".

Детектор станет самым тяжелым научным прибором на МКС, его вес составляет 8,5 тонны, а объем 54 кубометра. Он будет установлен снаружи - на небольшой площадке на скрещении фермы, на которой находятся главные солнечные солнечные батареи станции, и линии основных модулей станции.

Изнанка Вселенной

Наш мир, как обнаружили астрономы в 1960-1970-е годы, лишь примерно на 5% состоит из обычного вещества. Еще около 72% приходится на темную энергию, а 23% - на темную материю. Темная материя практически не взаимодействуют с обычной материей и проявляют себя только через гравитацию. Только допустив существование невидимой тяготеющей массы, ученые смогли объяснить странные отклонения в скорости вращения галактик и ряд других эффектов.

До сих пор обнаружить явные и неоспоримые следы существования темной материи не удалось, хотя есть некоторые указания, которые могут стать путеводной нитью для AMS. Российско-итальянский детектор PAMELA, установленный на спутнике "Ресурс-ДК1", в 2008 году обнаружил неожиданный избыток позитронов в космических лучах, одним из возможных объяснений которого является аннигиляция частиц темной материи.

Однако тогда профессор МИФИ Аркадий Гальпер, координатор работ в рамках эксперимента с российской стороны, в беседе с РИА Новости отметил, что "можно найти не одну модель, описывающую наши результаты".

Одна из гипотез гласит, что темная материя может состоять из нейтралино - массивных нейтральных частиц. Сталкиваясь между собой, эти частицы могут порождать другие частицы, избыток которых может зафиксировать AMS, обнаружив таким образом темную материю.

Другая задача телескопа - поиск антиматерии, зеркальной по отношению к материи субстанции, которая состоит из античастиц: роль электронов в ее атомах играют положительно заряженные позитроны, роль протонов - отрицательные антипротоны, а нейтронов - антинейтроны (не имеющие заряда, как и нейтрон, но с обратным магнитным моментом).

После Большого взрыва во Вселенной должно было возникнуть равное количество материи и антиматерии, но последняя по неизвестным причинам исчезла, и в природе наблюдаются только отдельные античастицы, в основном позитроны. Ученые в лабораторных условиях получают атомы антиматерии - антиводород и антигелий, однако не исключено, что где-то во Вселенной все-таки есть значимое количество антивещества. "Поимка" даже одного атома антигелия может навести на его след. Результаты полученные на AMS-01 показали, что соотношение антигелия к гелию во Вселенной составляет примерно одну миллионную. AMS-02 чувствительнее примерно в тысячу раз, что поможет выяснить, существует ли в природе антиматерия.

Другая экзотика, поисками которой займется телескоп - "странная" материя, в состав частиц которой входят "странные" кварки. Всего известно шесть типов кварков, однако вся материя на Земле (состоящая из протонов, нейтронов и электронов) включает в себя только два - "верхние" и "нижние" кварки. Теория предсказывает, что может существовать материя, включающая "странные" кварки - и ее может засечь AMS.

РИА Наука

Обсуждение

    Партнеры
    • Все
    • Германия

    Новости

    • Свежее
    • Популярное
    • Обсуждаемое
    Партнеры