El espectrómetro magnético alfa ( AMS ) es un instrumento físico diseñado para estudiar la composición de los rayos cósmicos , buscar antimateria y materia oscura [1] . La primera versión de dicho instrumento ( AMS-01 ) se instaló en el transbordador Discovery , que visitó la estación orbital Mir en 1998 como parte de la misión STS-91 . AMS-01 registró alrededor de un millón de núcleos de helio y confirmó la operatividad del concepto, lo que permitió crear una nueva versión mejorada del dispositivo. Lanzamiento de la segunda versión ( AMS-02) fue producido el 16 de mayo de 2011 [2] como parte de la misión STS-134 , y el 19 de mayo fue instalado en la ISS [3] . El funcionamiento del dispositivo durará 3 años, [4] durante los cuales deberá registrar alrededor de mil millones de núcleos de helio y otros núcleos. El investigador principal del proyecto es el premio Nobel Samuel Ting . El costo del dispositivo se estima en 2 mil millones de dólares estadounidenses [5] .
Comprobación de hipótesis fundamentales sobre la estructura de la materia y el origen del Universo .
El espectrómetro magnético Alpha (AMS-02) es el detector de partículas físicas más avanzado . Construido y probado por un equipo internacional de científicos de 16 países. El proyecto está patrocinado por el Departamento de Energía de los Estados Unidos . AMS-02 está diseñado para llevar a la humanidad a una comprensión del origen del universo . Está previsto estudiar la radiación cósmica y probar la existencia de antimateria y materia oscura.
El AMS-02 tiene un imán permanente en lugar de uno superconductor de helio líquido . Debido a esto, la vida útil del dispositivo será de al menos 15 años.
Los datos experimentales muestran que nuestra Galaxia consiste en materia . Hay más de 100 mil millones de galaxias en el universo. La teoría del Big Bang asume cantidades iguales de materia y antimateria. Pero las teorías que explican esta aparente asimetría contradicen los datos experimentales. La existencia de la antimateria es una de las cuestiones fundamentales del origen y la naturaleza del universo . Cualquier observación de núcleos de antihelio será evidencia de la existencia de antimateria. En 1998, AMS-01 estableció un límite superior para la proporción de antihelio a helio en los rayos cósmicos: 10 −6 . La sensibilidad de AMS-02 es 10 −9 . Un aumento de este valor en tres órdenes de magnitud es suficiente para llegar al borde del universo en expansión, lo que permitirá resolver finalmente el problema.
La materia visible, compuesta principalmente por estrellas , constituye no más del 5% de la masa total observable del Universo. El 95% restante es materia oscura, cuya masa se estima en un 20% de la masa del Universo, y energía oscura , que determina el equilibrio. Su naturaleza exacta aún se desconoce. Una de las principales hipótesis: la materia oscura son neutralinos . Si existen neutralinos, deberían chocar entre sí, dando como resultado la creación de partículas cargadas que AMS-02 detectará. Cualquier pico en los flujos de fondo de positrones , antiprotones o gamma puede indicar la presencia de un neutralino.
Se han descubierto experimentalmente seis tipos de quarks (u, d, s, c, b y t) , sin embargo, toda la vida en la Tierra consta de dos tipos de quarks (u y d). Esta es otra pregunta fundamental: ¿existe la materia, que consta de tres tipos de quarks (u, d y s)? Una partícula hipotética de esta materia, el strangelet , puede tener una masa extremadamente grande y una relación carga-masa muy pequeña. Esta es una forma de materia completamente nueva. AMS-02 dará la respuesta final a la pregunta sobre la existencia de este asunto.
La radiación espacial es una barrera importante para las misiones tripuladas a Marte . Las mediciones precisas de la radiación cósmica son esenciales para planificar las medidas de protección adecuadas. La mayoría de los estudios de radiación cósmica se realizan mediante satélites en forma de globo, cuyo tiempo de vuelo se mide en días; se encontró que los resultados de estos estudios eran muy inexactos. AMS-02 operará en la ISS durante 3 años, recopilando una gran cantidad de datos precisos. Esto hará posible medir cambios a largo plazo en el flujo de rayos cósmicos en una amplia gama de energías, para partículas desde protones hasta núcleos de hierro. Después de la misión nominal, AMS-02 puede continuar con las mediciones. Además del conocimiento sobre la protección radiológica necesaria para los vuelos interplanetarios tripulados, estos datos proporcionarán información sobre la propagación interestelar y el origen de la radiación cósmica.
Los primeros resultados del espectrómetro alfa magnético se publicaron a principios de abril de 2013. El líder del proyecto, Samuel Ting , en el seminario del CERN informó que pudieron detectar un aumento en la fracción de positrones en los rayos cósmicos con energía creciente: si para partículas con una energía de 10 GeV, la fracción de positrones era de alrededor del 5 %, entonces para partículas con una energía de 350 GeV - más del 15%. Esta fue una confirmación independiente de los resultados obtenidos anteriormente por el experimento PAMELA (publicado en abril de 2009) y el telescopio Fermi (publicado en enero de 2012). Una posible explicación a este efecto puede ser la emisión de púlsares o la aniquilación de hipotéticas partículas de materia oscura , WIMPs [5] [6] .