De første resultatene fra det største og mest komplekse vitenskapelige instrumentet ombord på den internasjonale romstasjonen har gitt fristende hint av naturens best bevarte partikkelhemmeligheter, men et definitivt signal for mørk materie er fortsatt unnvikende. Mens AMS har oppdaget millioner av partikler med antimaterie - med en anomal pigge i positroner, kan forskerne ennå ikke utelukke andre forklaringer, for eksempel pulsarer i nærheten.
"Disse observasjonene viser eksistensen av nye fysiske fenomener," sa AMS-hovedetterforsker Samuel Ting, "og om det fra flere partikkelfysikk eller astrofysisk opprinnelse er behov for mer data. I løpet av de kommende månedene vil AMS kunne fortelle oss endelig om disse positronene er et signal for mørk materie, eller om de har noe annet opphav. ”
AMS ble brakt til ISS i 2011 under den siste flyvningen av romfergen Endeavour, den nest siste shuttle-flyvningen. Eksperimentet på 2 milliarder dollar undersøker ti tusen kosmiske strålehits hvert minutt og søker etter ledetråder i materiens grunnleggende natur.
I løpet av de første 18 månedene av operasjonen samlet AMS inn 25 milliarder arrangementer. Det fant et anomalt overskudd av positroner i den kosmiske strålefluksen - 6,8 millioner er elektroner eller deres antimateriale motstykke, positroner.
AMS fant at forholdet mellom positroner og elektroner øker ved energier mellom 10 og 350 gigaelektronvolt, men Ting og teamet hans sa at økningen ikke er skarp nok til å tilskrive det til mørke materiekollisjoner. Men de fant også ut at signalet ser likt ut over all plass, noe som kan forventes om signalet skyldtes mørk materie - de mystiske tingene som antas å holde galakser sammen og gi universet sin struktur.
I tillegg antyder energiene til disse positronene at de kan ha blitt skapt da partikler av mørk materie kolliderte og ødela hverandre.
AMS-resultatene stemmer overens med funnene fra tidligere teleskoper, som Fermi og PAMELA gammastråleinstrumenter, som også så en lignende økning, men Ting sa at AMS-resultatene er mer presise.
Resultatene som ble utgitt i dag inkluderer ikke de siste tre månedene med data, som ennå ikke er behandlet.
"Som den mest presise målingen av den kosmiske strålingspostronstrømmen til dags dato, viser disse resultatene tydelig kraften og egenskapene til AMS-detektoren," sa Ting.
Kosmiske stråler er ladede høyenergipartikler som gjennomsyrer plass. Et overskudd av antimaterie i den kosmiske strålefluxen ble først observert for rundt to tiår siden. Overskuddets opprinnelse forblir imidlertid uforklarlig. En mulighet, forutsagt av en teori kjent som supersymmetri, er at positroner kan produseres når to partikler av mørkt materiale kolliderer og ødelegger. Ting sa at AMS i løpet av de kommende årene ytterligere vil avgrense målingens presisjon, og tydeliggjøre oppførselen til positronfraksjonen ved energier over 250 GeV.
Selv om AMS hadde AMS i verdensrommet og borte fra jordens atmosfære - slik at instrumentene kunne motta en konstant sperring av partikler med høy energi - under pressemeldingen, forklarte Ting vanskene med å betjene AMS i verdensrommet. "Du kan ikke sende en student for å gå ut og ordne det," sa han, men la også til at ISSs solarrayer og avgangen og ankomsten til de forskjellige romskipene kan ha en innvirkning på termiske svingninger som det følsomme utstyret kan oppdage. "Du må overvåke og korrigere dataene konstant, ellers får du ikke nøyaktige resultater," sa han.
Til tross for at det ble registrert over 30 milliarder kosmiske stråler siden AMS-2 ble installert på den internasjonale romstasjonen i 2011, sa Ting at funnene som ble gitt ut i dag, er basert på bare 10% av målingene instrumentet vil levere i løpet av sin levetid.
På spørsmål om hvor mye tid han trenger for å utforske de anomale lesningene, sa Ting bare: "Sakte." Ting vil imidlertid angivelig gi en oppdatering i juli på den internasjonale kosmiske strålekonferansen.
Mer info: CERNs pressemelding, teamets papir: Første resultat fra Alpha Magnetic Spectrometer på den internasjonale romstasjonen: presisjonsmåling av Positron-fraksjonen i primære kosmiske stråler på 0,5–350 GeV
