Предназначенный для поиска следов темной материи и антиматерии в космических лучах магнитный альфа-спектрометр (Alpha Magnetic Spectrometer, AMS-02), который был установлен в минувший четверг на борту МКС, передал на Землю первые данные, сообщает блог Resonaances, посвященный новостям физики частиц.

В официальном твиттере AMS ранее появилось сообщение, что аппарат зафиксировал первый пролет частицы – это оказался атом углерода.

Планируется, что первичные данные со спектрометра будут поступать в космический центр НАСА имени Маршалла, а затем будут передаваться в Европейскую организацию ядерных исследований (ЦЕРН), где их обработкой займутся специалисты в сфере физики высоких энергий и физики частиц.

В настоящее время поступление данных с детектора в центр Маршалла временно прервано из-за предупреждения о торнадо.

Детектор AMS-02 представляет собой так называемый магнитный спектрометр, в состав которого входит мощный постоянный магнит, который отклоняет летящие в него заряженные частицы (это позволяет определить их заряд, скорость и массу), а также ряд других детекторов, фиксирующих ионы, нейтральные частицы, гамма-лучи и другие параметры.

Прибор был создан учеными из 16 стран под руководством Сэмюэла Тина (Samuel Ting), лауреата Нобелевской премии по физике 1976 года. Разработка началась еще в 1994 году, а летом 1998 года на шаттле “Дискавери” совершил десятидневный полет прототип – прибор AMS-01. Это был первый большой магнитный спектрометр, побывавший в космосе.

Наблюдения с помощью AMS помогут физикам ответить на два фундаментальных вопроса: из чего состоит невидимая масса во Вселенной и что случилось с первоначально существовавшей антиматерией.

Согласно современным представлениям, Вселенная лишь на 5% состоит из обычного вещества. Еще около 72% приходится на темную энергию, а 23% – на темную материю. Темная материя практически не взаимодействуют с обычной материей и проявляют себя только через гравитацию. Только допустив существование невидимой тяготеющей массы, ученые смогли объяснить странные отклонения в скорости вращения галактик и ряд других эффектов.

До сих пор обнаружить явные и неоспоримые следы существования темной материи не удалось, хотя есть некоторые указания, которые могут стать путеводной нитью для AMS. Российско-итальянский детектор PAMELA, установленный на спутнике “Ресурс-ДК1”, в 2008 году обнаружил неожиданный избыток позитронов в космических лучах, одним из возможных объяснений которого является аннигиляция частиц темной материи.

Одна из гипотез гласит, что темная материя может состоять из нейтралино – массивных нейтральных частиц. Сталкиваясь между собой, они могут порождать другие частицы, избыток которых может зафиксировать AMS, обнаружив таким образом темную материю.

Другая задача телескопа – поиск антиматерии, зеркальной по отношению к материи субстанции, которая состоит из античастиц. Роль электронов в ее атомах играют положительно заряженные позитроны, роль протонов – отрицательные антипротоны, а нейтронов – антинейтроны (не имеющие заряда, как и нейтрон, но с обратным магнитным моментом).

После Большого взрыва во Вселенной должно было возникнуть равное количество материи и антиматерии, но последняя по неизвестным причинам исчезла, и в природе наблюдаются только отдельные античастицы, в основном позитроны. Ученые в лабораторных условиях получают атомы антиматерии – антиводород и антигелий, однако не исключено, что где-то во Вселенной все-таки есть значимое количество антивещества. “Поимка” даже одного атома антигелия может навести на его след.

Результаты, полученные на AMS-01, показали, что соотношение антигелия к гелию во Вселенной составляет примерно одну миллионную. AMS-02 чувствительнее примерно в тысячу раз, что поможет установить, существует ли в природе антиматерия.

Другая экзотика, поисками которой займется телескоп – “странная” материя, в состав частиц которой входят “странные” кварки. Всего известно шесть типов кварков, однако вся материя на Земле (состоящая из протонов, нейтронов и электронов) включает в себя только два – “верхние” и “нижние” кварки. Теория предсказывает, что может существовать материя, включающая “странные” кварки – и ее может засечь AMS.

Кварк – фундаментальная частица в Стандартной модели (современной теории элементарных частиц), не наблюдающаяся в свободном состоянии.