Детекторът AMS поема на 10-годишен лов за тъмна материя

Детекторът AMS-02 (Alpha Magnetic Spectrometer), създаден от учени от 16 страни, в петък вечерта ще се отправи в товарния отсек на совалката "Индевър" в Космоса, където в продължение на 10 години на борда на МКС ще търси следи от тъмна материя и антиматерия в потоците космически лъчи, съобщава РИА Новости.

"Най-увлекателната задача на AMS е търсенето на съществуващи в природата явления, които по-рано не са забелязвани и не е имало инструменти за тяхното откритие", казва ръководителят на колаборацията AMS Самюел Тинг, лауреат на Нобелова награда по физика за 1976 г., която получава за откриването на J/ψ частицата.

Наблюденията с помощта на AMS ще помогнат на физиците да намерят отговор на два фундаментални въпроса: от какво се състои невидимата маса във Вселената и какво се е случило с първоначално съществуващата антиматерия.

Най-тежкият товар за МКС

AMS-02 е най-съвременният детектор на елементарни частици, на стойност 1,5 млрд. долара. Заради високата си чувствителност уредът се нарича "Hubble на космическите лъчи". Той представлява т.нар магнитен спектрометър, в състава на който влиза мощен постоянен магнит, който отклонява летящите към него заредени частици (това позволява да се определи техният заряд, скорост и маса), а също редица други детектори, фиксиращи йони, неутрални частици, гама-лъчи и други параметри.

Неговата разработка започва още през 1994 г., а през лятото на 1998 г. на десетдневен полет със совалката "Дискавъри" се отправя неговият прототип – уредът AMS-01. Това е първият голям магнитен спектрометър, отправил се в Космоса.

През 1999 г. започва да се формира колаборацията AMS, която продължава създаването на уреда. В научния екип влизат 600 физици, представящи 56 института от 16 страни – от Дания и Холандия до Китай, Мексико и Южна Корея. Ръководителят на екипа Самюел Тинг представя едновременно и Масачузетския технологичен институт, и Европейската организация за ядрени изследвания (ЦЕРН).

През декември 2007 г. уредът е доставен в ЦЕРН, където през декември 2009 г. е сглобен напълно и преминава тестове. "Колумбия" принуждава НАСА изобщо да се откаже от транспортирането на спектрометъра на МКС, но след това е взето решение AMS все пак да бъде доставен там, но да не се връща на Земята след три години, както е планирано първоначално. Така той ще сподели съдбата на станцията. Това налага промяна на конструкцията на детекторите – в първоначалния вариант негова основа е свръхпроводим магнит, охлаждан с течен хелий.

За да може да работи уредът 10 години на МКС, свръхпроводимият магнит е заменен с постоянен, изготвен от неодим-желязо, с тегло 1,2 тона. Силата му (1250 гауса) надвишава 4 хиляди пъти силата на магнитното поле на Земята.

След доработката му в ЦЕРН уредът през август 2010 г. е доставен в Космическия център "Кенеди", където очаква старта на "Индевър".

Детекторът ще е най-тежкият научен уред на МКС, теглото му е 8,5 тона, а обемът – 54 куб. м. Той ще бъде монтиран на неголяма площадка отвън.

Обръщането на Вселената

Едва 5% от нашия свят, както откриват астрономите през 1960-1970 г., се състои от обичайното вещество. Още около 72% се падат на тъмната енергия, а 23% – на тъмната материя. Тъмната материя практически не взаимодейства с обикновената и се проявява само чрез гравитация. Едва с допускането на съществуването на невидимата гравитационна маса учените успяват да обяснят странните отклонения в скоростта на въртене на галактиките и на редица други ефекти.

Досега не са откривани явни и неоспорими следи за съществуването на тъмната материя, макар че има някои указания, които могат да станат пътеводна нишка за AMS. Руско-италианският детектор PAMELA, установен на спътника "Ресурс-ДК1", открива през 2008 г. неочакван излишък на позитрони в космическите лъчи, едно от възможните обяснения на които е анихилацията на частиците тъмна материя.

Тогава проф. Аркадий Галпер, координатор на работата в рамките на експеримента от руска страна, отбелязва пред РИА Новости, че "може да се намери не един модел, описващ нашите резултати".

Една от хипотезите гласи, че тъмната материя може да се състои от неутрино. Сблъсквайки се помежду си, тези частици може да пораждат други частици, които да бъдат фиксирани от AMS и по такъв начин да бъде открита тъмната материя.

Друга задача на телескопа е търсенето на антиматерия, огледална по отношение на материята субстанция, която се състои от античастици – ролята на електрони в нейните атоми играят положително заредени позитрони, ролята на протони – отрицателни антипротони, а на неутрони – антинеутрони.

След Големия взрив във Вселената трябва да са възникнали равни количества материя и антиматерия, но последната по неизвестни причини е изчезнала и се наблюдават само отделни античастици, основно позитрони. Учените в лабораторни условия получават атоми антиматерия – антиводород и антихелий, но не е изключено някъде във Вселената да има значително количество антивещество.

Друга екзотика, с търсенето на която ще се заеме телескопът, е "странната" материя, в състава на която влизат "странни" кварки. Известни са шест типа кварки, но цялата материя на Земята (състояща се от протони, неутрони и електрони) включва в себе си само два – горни и долни. Теорията предсказва, че може да съществува материя, включваща "странните" кварки, и тя може да бъде засечена от AMS.