Данные по космическим лучам, собранные детектором AMS на Международной космической станции, вновь бросают вызов традиционной теории происхождения и распространения космических лучей.
С тех пор, как в мае 2011 года астронавты подключили 7,2-тонный детектор AMS к Международной космической станции, космический магнитный спектрометр, который был собран в CERN-е, собирал данные о более чем 150 миллиардах космических лучей - заряженных частицах, которые путешествуют в пространстве с энергиями до триллионов электрон-вольт.
Это впечатляющий объем данных, который предоставил огромное количество информации об этих космических частицах, но, что примечательно, как ранее отмечал представитель команды AMS Сэм Тинг, ни один из результатов AMS не был предсказан. В статье, только что опубликованной в Physical Review Letters, команда AMS сообщает об измерениях тяжелых первичных космических лучей, которые, опять же, являются неожиданными.
Первичные космические лучи образуются при взрывах сверхновых в нашей галактике, Млечном Пути и за ее пределами. Наиболее распространенными являются ядра водорода, то есть протоны, но они также могут принимать другие формы, такие как более тяжелые ядра и электроны или их аналоги из антивещества. AMS и другие эксперименты ранее измеряли количество, или, точнее, так называемый поток, нескольких из этих типов космических лучей и то, как поток изменяется в зависимости от энергии и жесткости частицы - мера импульса заряженной частицы в магнитном поле.
Но до сих пор не было никаких измерений того, как потоки тяжелых ядер неона, магния и кремния изменяются с жесткостью. Такие измерения помогут пролить новый свет на точную природу первичных космических лучей и то, как они путешествуют в космосе.
В своей последней статье команда AMS описывает измерения потока этих трех космических ядер в диапазоне жесткости от 2,15 ГВ до 3,0 ТВ. Эти измерения основаны на 1,8 миллиона ядер неона, 2,2 миллиона ядер магния и 1,6 миллиона ядер кремния, собранных AMS в течение первых 7 лет работы (с 19 мая 2011 года по 26 мая 2018 года). Потоки неона, магния и кремния демонстрируют неожиданно идентичную зависимость жесткости выше 86,5 ГВ, включая также неожиданное отклонение выше 200 ГВ от зависимости от одного степенного закона, предсказываемой традиционной теорией происхождения и распространения космических лучей. Более того, наблюдаемая зависимость жесткости неожиданно отличается от таковой у более легких первичных космических лучей гелия, углерода и кислорода, которые ранее были измерены с помощью AMS.
Участок космических лучей продолжает сгущаться. Исследователи AMS ранее видели отклонения от ожидаемого поведения космических лучей, в том числе зависимость жесткости первичных космических лучей гелия, углерода и кислорода, которая существенно отличается от таковой вторичных космических лучей лития, бериллия и бора; вторичные космические лучи создаются взаимодействием первичных космических лучей с межзвездной средой.
«Исторически космические лучи делятся на два разных класса - первичные и вторичные. Наши новые данные о тяжелых первичных космических лучах показывают, что первичные космические лучи имеют как минимум два различных класса», - говорит Тинг. «Это совершенно неожиданно, основываясь на наших предыдущих знаниях о космических лучах».
Новые и удивительные данные, вероятно, заставят теоретиков быть занятыми переосмыслением и переработкой современных моделей космических лучей. «Наши предыдущие наблюдения уже породили новые разработки в моделях космических лучей. Новые наблюдения создадут дополнительные проблемы для новых моделей», - говорит Тинг. И если данные, которые детектор в настоящее время принимает и отправляет обратно в CERN для анализа вызывают больше сюрпризов, теоретики, вероятно, станут еще более занятыми.
Посмотрите видео ниже и вновь переживите драму о сложных выходах в открытый космос, которые продлили оставшийся срок службы детектора AMS, чтобы соответствовать сроку службы самой Международной космической станции.