Эксперимент показывает избыток антиматерии в потоке космических лучей

Международная команда, работающая на магнитном спектрометре Альфа (Alpha Magnetic Spectrometer, AMS), объявила первые результаты своих поисков темной материи. В отчете указан избыток позитронов в потоке космических лучей.

Отчет AMS основан на 25 млрд. записанных в течение 1,5 года событий, включающих фиксацию 400 тыс. позитронов с энергиями между 0,5 и 350 ГэВ. Это представляет наибольшее накопление частиц антиматерии, обнаруженных в космосе. Доля позитронов увеличивается, начиная с энергии 10 ГэВ до 250 ГэВ, с плавным снижением роста на порядок в диапазоне 20—250 ГэВ. Данные также не показывают значительную вариацию во времени или в предпочтительности направления. Эти результаты соответствуют с предположением происхождения позитронов в результате аннигиляции частиц темной материи в космосе, но не достаточно убедительны, чтобы отмести другие объяснения.

Космические лучи являются заряженными частицами с высокой энергией, которые пронизывают космическое пространство. Эксперимент на AMS, который установлен на Международной космической станции, преследует цель изучать их прежде, чем они провзаимодействуют с земной атмосферой. Избыток антиматерии в потоке космических лучей был впервые зафиксирован около двадцати лет назад. Причины этого избытка, однако, объяснения не получили. Одна из возможностей, предсказываемая теорией суперсимметрии, заключается в том, что они являются результатом аннигиляции частиц темной материи. Предполагая изотропное распределение темной материи в пространстве, эти теории предсказывают полученные на AMS результаты.

Однако измерения, проведенные на AMS, не могут вычеркнуть альтернативное объяснение, что источник позитронов – пульсары, расположенные в области плоскости галактик.

Теория суперсимметрии предсказывает также отсечение при более высоких энергиях, превышающих диапазон масс частиц темной энергии, но этот эффект пока не зафиксирован.

«Когда вы используете новые точные приборы в новых режимах, вы будете обнаруживать много новых данных, и мы надеемся, что полученные на AMS будут первыми из многих, - сказал представитель AMS Самюэль Тинг (Samuel Ting). – AMS является первым прибором с точностью измерений 1%. Этот уровень точности позволит нам сказать, происходят ли наблюдаемые позитроны в результате аннигиляции темной материи или испускаются пульсарами».

Темная материя является одной из важнейших загадок современной физики. Она заключает в себе более четверти баланса массы-энергии Вселенной и может проявлять себя непрямо, а посредством взаимодействия с видимой материей.

Поиски темной материи выполняются с помощью фундаментальных экспериментов, таких как AMS в космосе и БАК на Земле.

Со своей орбиты, находящейся на высоте 400 км, AMS собирает данные о первичных космических лучах, которые попадают в детектор