De første resultater fra det største og mest komplekse videnskabelige instrument ombord på den internationale rumstation har frembragt pragtfulde antydninger til naturens bedst bevarede partikelhemmeligheder, men et definitivt signal for mørkt stof forbliver undvigende. Mens AMS har set millioner af partikler antimaterie - med en anomal stigning i positroner - kan forskerne endnu ikke udelukke andre forklaringer, som f.eks. Pulsarer i nærheden.
”Disse observationer viser eksistensen af nye fysiske fænomener,” sagde AMS-hovedundersøger Samuel Ting, ”og om der fra flere partikelfysik eller astrofysisk oprindelse kræves flere data. I løbet af de kommende måneder vil AMS kunne fortælle os endeligt, om disse positroner er et signal for mørkt stof, eller om de har en anden oprindelse. ”
AMS blev bragt til ISS i 2011 under den sidste flyvning af rumfærgen Endeavour, den næstsidste shuttle-flyvning. Eksperimentet på 2 milliarder dollars undersøger ti tusind kosmiske strålehits hvert minut og søger efter ledetråde til materiens grundlæggende natur.
I løbet af de første 18 måneder af operationen indsamlede AMS 25 milliarder begivenheder. Det fandt et anomalt overskud af positroner i den kosmiske stråleflux - 6,8 millioner er elektroner eller deres antimateriale modstykke, positroner.
AMS fandt, at forholdet mellem positroner og elektroner stiger ved energier mellem 10 og 350 gigaelektronvolt, men Ting og hans team sagde, at stigningen ikke er skarp nok til endeligt at tilskrive det til mørkstofkollisioner. Men de fandt også, at signalet ser det samme ud over alle rum, hvilket man kunne forvente, hvis signalet skyldtes mørkt stof - det mystiske stof, der menes at holde galakser sammen og give universet sin struktur.
Derudover antyder disse positroners energier, at de måske er blevet skabt, når partikler af mørkt stof kolliderede og ødelagde hinanden.
AMS-resultaterne stemmer overens med resultaterne fra tidligere teleskoper, ligesom Fermi og PAMELA gammastråleinstrumenter, som også så en lignende stigning, men Ting sagde, at AMS-resultaterne er mere præcise.
Resultaterne offentliggjort i dag inkluderer ikke de sidste 3 måneders data, som endnu ikke er behandlet.
”Som den mest præcise måling af den kosmiske strålepostronflow til dags dato viser disse resultater tydeligt kraften og kapaciteterne i AMS-detektoren,” sagde Ting.
Kosmiske stråler er ladede højenergipartikler, der gennemsyrer rummet. Et overskud af antimaterie i den kosmiske stråleflux blev først observeret for omkring to årtier siden. Overskudets oprindelse forbliver imidlertid uforklarlig. En mulighed, der er forudsagt af en teori kendt som supersymmetri, er, at positroner kan produceres, når to partikler af mørkt stof kolliderer og ødelægger. Ting sagde, at AMS i de kommende år yderligere vil finjustere målingens præcision og tydeliggøre opførelsen af positronfraktionen ved energier over 250 GeV.
Selvom AMS havde plads i rummet og væk fra Jordens atmosfære - hvilket gjorde det muligt for instrumenterne at modtage en konstant spærring af højenergipartikler - under presse briefingen, forklarede Ting vanskelighederne ved at betjene AMS i rummet. ”Du kan ikke sende en studerende til at gå ud og ordne det,” sagde han, men tilføjede også, at ISS 's solarrays og afgang og ankomst til de forskellige rumfartøjer kan have en indflydelse på termiske udsving, som det følsomme udstyr måske opdager. ”Du er nødt til at overvåge og korrigere dataene konstant, ellers får du ikke nøjagtige resultater,” sagde han.
På trods af optagelse af over 30 milliarder kosmiske stråler, siden AMS-2 blev installeret på Den Internationale Rumstation i 2011, sagde Ting, at de fund, der er frigivet i dag, er baseret på kun 10% af de målinger, instrumentet vil levere i løbet af sin levetid.
På spørgsmålet om hvor lang tid han har brug for at udforske de afvigende aflæsninger, sagde Ting lige: "Langsomt." Ting vil imidlertid angiveligt give en opdatering i juli på den internationale kosmiske strålekonference.
Mere info: CERNs pressemeddelelse, holdets papir: Første resultat fra Alpha Magnetic Spectrometer på den internationale rumstation: præcisionsmåling af Positron-fraktionen i primære kosmiske stråler på 0,5–350 GeV
