Фото из открытых источников
11-летнее исследование частиц и античастиц вблизи нашего Солнца проливает свет на историю нашей Солнечной системы и открывает новые тайны, касающиеся самих частиц.
«Это как если бы вы вошли в темную комнату и увидели много-много новых вещей», — говорит Сэмюэль Тинг из Массачусетского технологического института.
Космос заполнен энергичными частицами, которые движутся всплесками, называемыми космическими лучами. Когда космические лучи попадают в детектор альфа-магнитного спектрометра (AMS) на Международной космической станции (МКС), магнитные поля разделяют его частицы на основе их электрического заряда, а затем детектор измеряет их массы и энергии. Это разделение имеет решающее значение, поскольку оно помогает выявить различия в поведении частицы и ее античастицы, которая идентична, за исключением противоположного заряда, говорит Тинг.
Он и его коллеги из AMS Collaboration проанализировали данные AMS за более чем 11 лет и обнаружили, что, как ни странно, мы не знаем так много о поведении частиц, как мы думали. Например, исследование выявило тенденции в количестве частиц с течением времени и в способах взаимодействия различных типов частиц друг с другом. Существует более 600 теоретических моделей, которые могли бы объяснить каждую из этих тенденций, но ни одна из них не объясняет одновременно оба вывода, говорит Тинг.
И результаты исследования могут иметь значение не только для отдельных частиц. Исследователи улавливают космические лучи с помощью различных детекторов уже более века, поскольку их изменяющиеся свойства могут служить записями истории солнечной системы, говорит Джейми Ранкин из Принстонского университета. Но у нас никогда раньше не было столь подробного понимания того, как солнечный цикл влияет на лучи, говорит она.
Это потому, что 11 лет — это продолжительность одного солнечного цикла, поэтому сбор данных за весь этот период фиксирует все повторяющиеся изменения в магнитном поле Солнца, которые изменяют поведение космических лучей. Такое подробное исследование может стать ключом, который откроет способ использования космических лучей для «археологии солнечной системы», говорит она.
Но откуда берутся сами космические лучи, по-прежнему остается загадкой, говорит Гэвин Роуэлл из Университета Аделаиды в Австралии. «Частицы, которые измеряет AMS, по сути, приходят из-за пределов Солнечной системы», — говорит он. Количество деталей, представленных в новом анализе, включая то, как ведут себя различные ядра частиц в космических лучах, может помочь исследователям сосредоточиться на более определенной теории происхождения космических лучей.
И есть другие неотвеченные космические вопросы. «Мы не видим антиматерию в нашем мире, поэтому тот факт, что AMS может наблюдать антипротоны, для меня является большой загадкой», — говорит Ян Лоу из Северо-Западного университета в Иллинойсе. Происхождение этих античастиц может быть связано с таинственной темной материей или иным образом выходить за рамки нашего нынешнего лучшего понимания космоса, говорит он.
Сейчас Тин и его коллеги работают над модернизацией детектора AMS, чтобы он мог обнаруживать еще больше частиц, и координируют свои действия с астронавтами, которые помогут его установить.
