Альфа-магнитный спектрометр (в центре слева) на Международной космической станции. Фото предоставлено: НАСА
Космические лучи снова озадачивают ученых. Последний анализ данных, собранных Альфа-магнитным спектрометром (AMS) на борту Международной космической станции, выявил удивительное избыток космических лучей от дейтронов — атомных ядер, состоящих из протона и нейтрона.
Открытие, описанное в статье, опубликованной в Physical Review Letters, присоединяется к длинному списку неожиданных результатов космического детектора, собранного в ЦЕРН, который обнаружил более 238 миллиардов космических лучей различных типов с момента начала сбора данных в 2011 году.
Частицы космических лучей делятся на два основных класса: первичные и вторичные. Первичные космические лучи возникают в космических источниках, таких как взрывы сверхновых, тогда как вторичные космические лучи возникают в результате взаимодействия первичных космических лучей с межзвездной средой.
В своем последнем исследовании коллаборация AMS изучила данные по 21 миллиону космических дейтронов, собранные AMS с мая 2011 года по апрель 2021 года. Изучая, как количество или «поток» дейтронов меняется в зависимости от жесткости, то есть импульса частицы относительно электрического заряда, команда AMS обнаружила удивительные особенности.
Считается, что дейтроны образуются так же, как ядра гелия-3, а именно в результате столкновений между первичными ядрами гелия-4 и другими ядрами в межзвездной среде. Если это действительно так, то отношение потоков дейтронов к гелию-4 должно быть аналогично отношению потоков гелия-3 к гелию-4.
Но это не то, что видит AMS. Напротив, данные AMS показывают, что эти соотношения значительно различаются при жесткости выше 4,5 гигавольт (ГВ), причем соотношение дейтрона к гелию-4 падает менее резко с увеличением жесткости, чем соотношение гелия-3 к гелию-4. Более того, что снова противоречит ожиданиям, данные показывают, что при жесткости выше 13 ГВ поток дейтронов почти идентичен потоку протонов, которые являются первичными космическими лучами.
Проще говоря: AMS обнаружил больше дейтронов, чем ожидалось, в столкновениях между первичными ядрами гелия-4 и межзвездной средой.
«Измерение дейтронов довольно сложно из-за большого космического фона протонов», — говорит представитель AMS Сэмюэл Тинг. «Наши неожиданные результаты еще раз показывают, как мало мы знаем о космических лучах. Благодаря предстоящей модернизации AMS, которая увеличит ее приемлемость на 300%, AMS сможет измерять все заряженные космические лучи с точностью до одного процента и «обеспечить экспериментальную основу для разработка точной теории космических лучей».
