"ПАМЕЛА" облетела Землю двадцать тысяч раз

18.02.2010

С российской стороны в эксперименте "ПАМЕЛА" принимают участие - Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ", Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, Ст.-Петербургский Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН

В начале февраля этого года космический аппарат "Ресурс ДК1" с магнитным спектрометром "ПАМЕЛА" на борту в двадцатитысячный раз облетел вокруг нашей планеты. Полученная на "ПАМЕЛЕ" информация ежедневно поступает на приемную станцию Научного центра оперативного мониторинга Земли. В среднем это 15-20 ГБ научной информации в день. И каждый байт этой информации может стать ключевым в разгадке тайны "темной материи".

В тридцатые годы прошлого столетия немецкий астроном Фритц Цвикки обратил внимание на то, что масса скопления галактик Кома, определяемая по оптической светимости скопления, и масса, измеряемая по скорости вращения периферийных галактик и размеру скопления, не соответствуют друг другу. Масса, измеряемая по второму пути во много раз больше массы, измеряемой по светимости. Тогда-то он и ввел в обиход понятие "темной", т.е. не светящейся материи. С тех пор начались и не прекращаются до сих пор попытки определить роль "темной материи" в развитии Вселенной, узнать из каких частиц она состоит (если вообще состоит из частиц), и какова масса и свойства этих частиц. Международный российско-итальянский эксперимент "ПАМЕЛА" (PAMELA - Payload for Antimatter Matter Exploration and Light-nuclei Astrophysics) - ярчайший тому пример.

С российской стороны в эксперименте "ПАМЕЛА" принимают участие - Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ", Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, Ст.-Петербургский Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН; с итальянской стороны - Национальный институт ядерной физики Италии с филиалами в университетах Рима, Флоренции, Триеста, Неаполя, Бари, а также научные сотрудники Университета г. Зиген (Германия) и Королевского политехнического института г. Стокгольм (Швеция).

"Мы знаем, что "темная материя" не излучает ни в одном из диапазонов электромагнитного излучения. Если она состоит из частиц, то это пока не известные нам частицы. Они не имеют электрического заряда, обладают чрезвычайно малой вероятностью взаимодействия с обычным веществом и даже, предположительно, между собой, могут иметь массу в несколько сот, а то и тысяч раз больше протонной. Такие гипотетические частицы получили название "вимпы". Из теоретических моделей следует, что при столкновении друг с другом вимпы могут аннигилировать, то есть исчезать, превращаясь в известные частицы, например, в протоны и антипротоны, электроны и позитроны и т.п. Но уже после результатов измерений магнитным спектрометром "ПАМЕЛА" стало понятно, что вимпы могут и самостоятельно распадаться, превращаясь в те же известные частицы. А следовательно, можно искать следы аннигиляции и распада вимпов, изучая потоки космических антипротонов и позитронов. Такой косвенный метод поиска частиц "темной материи" и реализуется на "ПАМЕЛЕ", - рассказывает руководитель проекта "РИМ-ПАМЕЛА" с российской стороны, доктор физ.-мат.наук Аркадий Моисеевич Гальпер.

Результаты регистрации с помощью спектрометра "ПАМЕЛА" потоков антипротонов, измерения их скорости, импульса, энергии в диапазоне от одного до сотен миллиардов электронвольт (рекордный диапазон энергий) показали, что в потоке космических антипротонов нет места для антипротонов от аннигиляции вимпов. То есть поток зарегистрированных антипротонов возникает при взаимодействии высокоэнергетических космических лучей с межзвездным газом, что по расчетам соответствует существующей, т.н. стандартной, теоретической модели происхождения и распространения космических лучей в нашей Галактике "Млечный путь". Однако с позитронами дело обстояло совсем иначе. Практически в том же самом энергетическом диапазоне поток позитронов принципиально отличался от расчетов по стандартной модели. Это выглядит как рост отношения потоков позитронов к электронам одновременно с ростом энергии. Данный результат, получивший название "Аномального эффекта "Памелы", означает, что в Галактике существует неизвестный ранее источник позитронов, а, возможно, и электронов, который, естественно, не учитывала стандартная модель космических лучей.

"Аномальный эффект "ПАМЕЛЫ" привлек широкое внимание ученых, занимающихся физикой элементарных частиц, космических лучей, астрофизикой, космологией. Стало понятно, что в стандартной модели все не так уж очевидно - нужно учитывать дополнительный источник позитронов. Дополнительный поток позитронов, возможно, возникает в пульсарах - вращающихся нейтронных звездах, или, возможно, это результат аннигиляции и распада частиц "темной материи", в результате которых преимущественно появляются именно электроны и позитроны. И хотя в большинстве работ акцентируется внимание именно на последнем варианте происхождения дополнительного потока позитронов, сегодня еще рано говорить об открытии частиц "темной материи", - заканчивает профессор Гальпер.

Тем временем, направление исследований "темной материи" по изучению потоков позитронов и электронов в космическом излучении, открытое "ПАМЕЛОЙ", начало широко осваиваться в физике нейтрино высоких энергий, при планировании будущих экспериментов в космосе и на Большом адронном коллайдере. Продолжается и миссия самого спектрометра "ПАМЕЛА". Поэтому впереди, безусловно, нас ждут новые открытия.

По материалам АНИ " ФИАН-информ "

©РАН 2024