قدمت النتائج الأولى من أكبر أداة علمية وأكثرها تعقيدًا على متن محطة الفضاء الدولية تلميحات محيرة عن أفضل أسرار الجسيمات المحفوظة في الطبيعة ، ولكن لا تزال الإشارة النهائية للمادة المظلمة بعيدة المنال. بينما رصد مقياس AMS ملايين الجسيمات من المادة المضادة - مع ارتفاع غير طبيعي في البوزيترونات - لا يمكن للباحثين بعد استبعاد التفسيرات الأخرى ، مثل النجوم النابضة القريبة.
قال الباحث الرئيسي في AMS Samuel Ting: 'تُظهر هذه الملاحظات وجود ظواهر فيزيائية جديدة' ، وسواء كان من فيزياء الجسيمات أو من أصل فيزيائي فلكي يتطلب المزيد من البيانات. على مدار الأشهر المقبلة ، ستكون AMS قادرة على إخبارنا بشكل قاطع ما إذا كانت هذه البوزيترونات هي إشارة للمادة المظلمة ، أو ما إذا كان لها أصل آخر '.
يتم قياس جزء البوزيترون بواسطة مقياس الدعم الكلي. الائتمان: سيرن.
تم إحضار AMS إلى محطة الفضاء الدولية في عام 2011 أثناء الرحلة الأخيرة لمكوك الفضاء إنديفور ، رحلة المكوك قبل الأخيرة. تقوم التجربة التي تبلغ تكلفتها 2 مليار دولار بفحص عشرة آلاف ضربة شعاع كوني كل دقيقة ، بحثًا عن أدلة على الطبيعة الأساسية للمادة.
خلال الأشهر الثمانية عشر الأولى من التشغيل ، جمعت AMS 25 مليار حدث. ووجدت فائضًا شاذًا من البوزيترونات في تدفق الأشعة الكونية - 6.8 مليون من الإلكترونات أو نظيرتها من المادة المضادة ، البوزيترونات.
وجد AMS أن نسبة البوزيترونات إلى الإلكترونات ترتفع عند طاقات تتراوح بين 10 و 350 جيجا إلكترون فولت ، لكن تينج وفريقه قالوا إن الارتفاع ليس حادًا بما يكفي ليعزوه بشكل قاطع إلى اصطدامات المادة المظلمة. لكنهم وجدوا أيضًا أن الإشارة تبدو متشابهة عبر كل الفضاء ، وهو أمر متوقع إذا كانت الإشارة ناتجة عن مادة مظلمة - الأشياء الغامضة التي يُعتقد أنها تجمع المجرات معًا وتعطي الكون هيكلها.
بالإضافة إلى ذلك ، تشير طاقات هذه البوزيترونات إلى أنها ربما تكون قد نشأت عندما اصطدمت جسيمات المادة المظلمة ببعضها ودمرت بعضها البعض.
لقطة شاشة من العرض التقديمي الذي قدمه تينغ في CERN في 3 أبريل 2013. قال تينغ 'لقد استغرقنا 18 عامًا لإكمال هذه النتيجة'.
تتوافق نتائج AMS مع نتائج التلسكوبات السابقة ، مثل أدوات أشعة جاما Fermi و PAMELA ، والتي شهدت أيضًا ارتفاعًا مشابهًا ، لكن Ting قال إن نتائج AMS أكثر دقة.
النتائج التي تم إصدارها اليوم لا تتضمن بيانات الأشهر الثلاثة الأخيرة ، والتي لم تتم معالجتها بعد.
قال تينغ: 'باعتبارها القياس الأكثر دقة لتدفق البوزيترون للأشعة الكونية حتى الآن ، فإن هذه النتائج تظهر بوضوح قوة وقدرات كاشف AMS'.
الأشعة الكونية هي جسيمات مشحونة عالية الطاقة تتخلل الفضاء. لوحظ وجود فائض من المادة المضادة في تدفق الأشعة الكونية لأول مرة منذ حوالي عقدين من الزمن. ومع ذلك ، فإن أصل التجاوز لا يزال غير مبرر. أحد الاحتمالات ، الذي تنبأت به نظرية تُعرف باسم التناظر الفائق ، هو أنه يمكن إنتاج البوزيترونات عندما يصطدم جسيمان من المادة المظلمة ويقضيان. قال تينج إنه خلال السنوات القادمة ، ستعمل AMS على تحسين دقة القياس ، وتوضيح سلوك جزء البوزيترون عند طاقات تزيد عن 250 جيجا إلكترون فولت.
على الرغم من وجود AMS في الفضاء وبعيدًا عن الغلاف الجوي للأرض - مما يسمح للأجهزة بتلقي وابل مستمر من الجسيمات عالية الطاقة - خلال المؤتمر الصحفي ، أوضح تينغ صعوبات تشغيل AMS في الفضاء. قال ساخرًا 'لا يمكنك إرسال طالب للخروج وإصلاحه' ، لكنه أضاف أيضًا أن المصفوفات الشمسية لمحطة الفضاء الدولية ومغادرة ووصول المركبات الفضائية المختلفة يمكن أن يكون لهما تأثير على التقلبات الحرارية التي قد تكتشفها المعدات الحساسة. قال 'تحتاج إلى مراقبة البيانات وتصحيحها باستمرار وإلا فلن تحصل على نتائج دقيقة'.
على الرغم من تسجيل أكثر من 30 مليار شعاع كوني منذ تثبيت AMS-2 على محطة الفضاء الدولية في عام 2011 ، قال تينغ إن النتائج التي تم إصدارها اليوم تستند إلى 10 ٪ فقط من القراءات التي ستقدمها الأداة على مدار عمرها.
عندما سئل عن مقدار الوقت الذي يحتاجه لاستكشاف القراءات الشاذة ، قال تينغ للتو ، 'ببطء'. ومع ذلك ، سيقدم Ting تحديثًا في يوليو في المؤتمر الدولي للأشعة الكونية.
مزيد من المعلومات: بيان صحفي لـ CERN ، ورقة الفريق: النتيجة الأولى من مطياف ألفا المغناطيسي على محطة الفضاء الدولية: قياس دقيق لجزء البوزيترون في الأشعة الكونية الأولية بمقدار 0.5 - 350 جيجا إلكترون فولت
