PAMeLA pokazuje wszystko

PAMeLA pokazuje wszystko

4.11.2008

Międzynarodowy, europejski zespół projektu PAMeLA (Payload for Antimatter Matter Exploration and Ligt-nuclei Astrophysics) zamknął miesiące spekulacji przedstawiając wyniki wskazujące, że znajdujący się na orbicie instrument być może wykrył ślady anihilacji ciemnej materii.

 

    Ponieważ nasze wstępne dane są już wykorzystywane, uważaliśmy to zakonieczny krok, szczególnie że zawiera właściwe wskazanie zespołuprojektu PAMELA, a ponadto jest dostępne dla wszystkich.   

    Mirko Boezzio 

W artykule, który został przesłany w zeszłym tygodniu do arXiv zespół przedstawił dane sugerujące, że promieniowanie kosmiczne powyżej ziemskiej atmosfery zawiera nadmiar pozytronów (antyelektronów) o wysokich energiach. Ten nadmiar według autorów może być „pierwszym niebezpośrednim dowodem anihilacji cząstek ciemnej materii”. Nadmiar ten nie może być wyjaśniony przez standardowe mechanzimy produkcji promieni kosmicznych. Inne możliwe źródła wskazane w artykule, to obecność niezbyt odległego pulsara.

Dane eksperymentu PAMELA na krótko ujrzały światło dzienne w czasie konferencji dotyczącej fizyki wysokich energii w Filadelfii na początku sierpnia. Naukowcy uczestniczący w konferencji zwrócili uwagę za znaczenie nadmiarowej liczby pozytronów w poszukiwaniach ciemnej materii – tajemniczej substancji, która według większości astronomów stanowi 23% masy Wszechświata. Jednak ze względu na to, że pełne wyniki zespół zamierzał opublikować w Nature uczestniczący w projekcie PAMELA naukowcy nie skomentowali tych wyników. Nieoczekiwanie, miesiąc później na serwerze arXiv pojawił się artykuł, analizujący dane pokazane na slajdach – bowiem jeden z uczestników konferencji wykonał zdjęcia prezentowanych slajdów.

„Chcieliśmy udostępnić wyniki społeczności naukowej dopiero po ukończeniu analizy danych „- mówi członek zespołu PAMELA Mirko Boezzio, zaznaczając, że Nature zezwala autorom na publikowanie artykułów w serwisie arXiv. -„Ponieważ nasze wstępne dane są już wykorzystywane, uważaliśmy to za konieczny krok, szczególnie że zawiera właściwe wskazanie zespołu projektu PAMELA, a ponadto jest dostępne dla wszystkich.”

Instrument PAMELA został umieszczony na orbicie w czerwcu 2006 roku na pokładzie rosyjskiego satelity Resurs-DK1. Instrument – zaprojektowany przez naukowców z Włoch, Rosji, Niemiec i Szwecji – ma za zdanie badanie właściwości antymaterii obecnej w promieniowaniu kosmicznym. W odróżnieniu od innych misji badających promieniowanie kosmiczne, które w większości wykorzystują instrumenty podwieszone pod balonami, PAMELA działa na orbicie, gdzie znikamu szum generowany przez antymaterię powstającą w atmosferze. Co więcej, podczas gdy misje balonowe są krótkotrwałe, satelita pracuje non stop od początku misji i będzie zbierał dane do planowanego na koniec grudnia 2009 zakończenia misji.

Wynikiem prac jest znaczący zbiór danych na temat promieni kosmicznych – solidny statystycznie, a jednocześnie sięgający energii 80 GeV. W danych tych liczba pozytronów i elektronów nie zmniejsza się jednostajnie wraz z wzrostem energii – co miałoby miejsce, gdyby produkcja pozytronów następowała wyłącznie w wyniku oddziaływania promieniowania kosmicznego na obłoki molekularne. Powyżej 10 GeV liczba pozytronów wzrasta sugerując istnienie innego, nieznanego źródła pozytronów. Naukowcy zespołu PAMELA mają nadzieję, że w miarę zbierania danych w pozostałej części misji uda się doprecyzować naturę źródła pozytronów – i w ten sposób wykluczyć jako źródło pulsara albo ciemną materię.

„Wyniki eksperymentu PAMELA są bardzo interesujące i warte uwagi, którą otrzymują „- mówi Stephane Coutu, fizyk badający cząstki wysokiej energii na Uniwersytecie Penn State, który uczestniczył w badaniach NASA HEAT wykorzystujące balony do studiowania promieniowania kosmicznego. -” Jednak ostateczna interpretacja nadmiaru cząstek wysokiej energii wynikająca  z obserwacji PAMELA jeszcze przez jakiś czas pozostanie kwestią dyskusji.”

Część kontrowersji dotyczy tego na ile PAMELA potrafi efektywnie pominąć w danych protony, które niosą ten sam ładunek co pozytrony, ale są tysiąc razy powszechniejsze. Choć spektrometr magnetyczny potrafi skutecznie odróżnić elektron od pozytronu badając jego ładunek elektryczny, tak za rozróżnienie między protonem a pozytronem odpowiada długość kaskady powstającej w sąsiednim kalorymetrze.

Członkowie zespołu PAMELA dowodzą, że wykonali testy instrumentu w laboratorium CERN koło Genewy, które wykazały, że instrument błędnie rozpoznaje jako pozytron 1 na 100 000 neutronów. Coutu wskazuje jednak, że na PAMELI powinien zostać zainstalowany detektor TRD (transition radiation detector), który pomógł by w jednoznacznym wykluczeniu protonów. -” Jeżeli zdolności rozróżniana ich instrumentów są nieznacznie gorsze niż sądzą – co można im zarzucić przy braku TRD – wówczas uzyskane wyniki byłyby dokładnie takie jak obserwowane obecnie – nadmiar wraz ze wzrostem energii dodatnio naładowanych cząstek, którego źródłem może być coś innego niż same pozytrony.”

Źródło:

Written by admin

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *