Первые результаты огромного — и чрезвычайно спорный — космический датчик луча на борту Международной космической станции подтверждают избыток, о котором ранее сообщают, античастиц от пространства. Чтения от Альфы магнитного спектрометра (AMS) за $2 миллиарда могли быть признаками частиц таинственной темной материи, уничтожающей друг друга в чернильной пустоте. Или они могли быть просто субатомным выхлопом от пульсара или некоторого другого заурядного астрономического объекта.
О результатах сообщили сегодня во время семинара в европейской лаборатории физики элементарных частиц, CERN, под Женевой, Швейцария, Сэмюэлем К. К. Тингом, 77-летним получившим Нобелевскую премию физиком частицы и силой позади AMS. Они улаживают вопрос того, существует ли дразнящий избыток. «Это – то, что убедило меня, что это реально», говорит Стефан Куту, космический физик луча в Университете штата Пенсильвания, университете Парк, кто не работает над AMS. Однако предостережения Куту, «то, что это означает, не будет ясным в течение некоторого времени».
Прикрепленный к внешности космической станции 19 мая 2011, AMS обнаружил 30 миллиардов космических лучей и измерил отношение позитронов или позитроны, к общему количеству электронов и позитронов. Согласно стандартной астрофизике, та «часть позитрона» должна быть маленькой и должна упасть, когда энергия увеличивается. Поэтому источники, такие как взрывающиеся звезды могут накачать много богатых энергией электронов, тогда как богатые энергией позитроны, как правило, возникают менее часто через столкновения космических лучей.
Вместо этого ученые AMS находят, что часть позитрона увеличивается примерно с 5% в энергии 10 giga-электрон-вольт (ГэВ) больше чем к 15% в в 35 раз более высокой энергии.Такой избыток был замечен прежде.
В апреле 2009 исследователи с итальянским спутниковым экспериментом, названным Полезным грузом для Исследования Вопроса Антивещества и Астрофизики Легких ядер (PAMELA), сообщили о подобных результатах. Их коллеги с орбитальным Космическим телескопом Ферми Гаммарая НАСА сообщили о почти такой же вещи в январе 2012. Но никакое измерение не решило исход дела.
PAMELA испытал недостаток в системах для прибивания типа частицы, таким образом, некоторые исследователи волновались, что это принимало протоны за позитроны. Ферми был разработан для измерения незаряженных частиц, таким образом, для различения позитроны и электроны исследователи должны были полагаться на магнитное поле Земли для изгиба путей частицы, метода с изменчивой историей.
AMS измерил часть позитрона к более высоким энергиям и с точностью, непревзойденной любым предыдущим экспериментом. «Я рад, что AMS подтверждает, что существует избыток позитрона», говорит Грегори Тарл, космический физик луча в Мичиганском университете, Анн-Арбор, кто работал над Высокоэнергетическим Телескопом Антивещества, поднимаемый на аэростате эксперимент, определивший избыток позитронов в более низком уровне энергетического диапазона в 2001.Но что произвело избыток?
Самая захватывающая возможность состоит в том, что позитроны являются результатом темной материи, таинственный материал, сила тяжести которого связывает галактики. Согласно популярным теориям, темная материя могла состоять из слабо взаимодействующих крупных частиц или МЕЩАН.
Когда два МЕЩАНИНА сталкиваются, они могли уничтожить друг друга для производства пары электронного позитрона с энергией тех частиц, ограниченных массой МЕЩАНИНА. В этом случае часть позитрона должна увеличиться и затем упасть снова вне определенной «бессточной» энергии.
Исследователи AMS видят дразнящие знаки, что часть позитрона выравнивается в 250 ГэВ, предполагая, что сокращение скрывается по энергетическому горизонту.Однако избыточные позитроны могут появиться из другого, более приземленных астрофизических механизмов, говорит Куту. Например, близлежащая извергающая радиацию нейтронная звезда звонила, пульсар мог провернуть энергичные позитроны.
Таким образом даже при том, что избыток позитрона, кажется, реален, это не дымящееся оружие для темной материи, говорит он.Звон и его 600 коллег AMS признают пункт. Фактически, в тщательно сформулированной статье, представленной к Physical Review Letters, они не упоминают темную материю, обращаясь вместо этого к «новым физическим явлениям».
Но они также утверждают в пресс-релизе, что с большим количеством данных, AMS будет в состоянии измерить точную форму спектра к более высоким энергиям и определить, поступает ли избыток из столкновений темной материи или астрофизического источника. Космические физики луча сомневаются, что это возможно, даже если AMS видит ясное сокращение. «Очень легко поместить сокращение в астрофизическую модель», говорит Тарл. «Все, что Вы должны сделать, ограничить размер ускоряющего частицу региона».Несмотря на неуверенность, результаты отмечают триумф для Тинга, почти пожелавшего AMS на орбиту. Предложенный в 1994, датчик сделал испытательный полет на шаттле НАСА в 1998.
Но это постоянно казалось основанным после шаттла Колумбия, разложенная на возвращении в 2003, и НАСА заново продумало программу шаттла. Тинг работал неустанно и в 2008 обеспечил мандат конгресса что запуск НАСА AMS к космической станции. (Бумага AMS признает девять текущих и бывших сенаторов и представителей для их помощи.) Ко времени запуска стоимость AMS увеличилась от десятков миллионов долларов до миллиардов — несмотря на то, что некоторые наблюдатели говорят, что Тинг делает звук AMS максимально дорогим для подчеркивания, сколько страны, такие как Китай, Южная Корея и Тайвань внесли в него.Те монументальные затраты все еще имеют некоторых космических исследователей луча, качающих их головами в тревоге.
Тарл говорит, что он рад, что AMS подтвердил более ранние результаты. Но, он говорит, «я не рад, что это стоило миру $2 миллиардов, не говоря уже о стоимости дополнительного полета шаттла».
Противоречие вокруг AMS кажется убеждающимся продолжаться.