Альфа-магнитный спектрометр на МКС выявляет избыток космических лучей

Космические лучи снова ставят ученых в тупик. Последний анализ данных, собранных альфа-магнитным спектрометром (AMS) на борту Международной космической станции, выявил удивительный избыток космических лучей, состоящих из дейтронов – атомных ядер, состоящих из протона и нейтрона.

Это открытие, описанное в статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters, пополнило растущий список неожиданных результатов, полученных с помощью космического детектора, который был собран в ЦЕРНе и обнаружил более 238 миллиардов космических лучей, состоящих из частиц различных видов, с тех пор как он начал принимать данные в 2011 году.

Частицы космических лучей делятся на два основных класса: первичные и вторичные. Первичные космические лучи образуются в космических источниках, таких как взрывы сверхновых, в то время как вторичные космические лучи образуются при взаимодействии первичных космических лучей с межзвездной средой.

В своем последнем исследовании коллаборация AMS изучила данные о 21 миллионе космических дейтронов, обнаруженных AMS с мая 2011 года по апрель 2021 года. Изучая, как количество, или “поток”, дейтронов меняется в зависимости от жесткости, то есть импульса частицы над электрическим зарядом, команда AMS обнаружила удивительные особенности.

Считается, что дейтроны образуются так же, как и ядра гелия-3, – при столкновениях первичных ядер гелия-4 с другими ядрами в межзвездной среде. Если это действительно так, то отношение потока дейтронов к потоку гелия-4 должно быть таким же, как отношение потока гелия-3 к потоку гелия-4.

Но это не то, что видит AMS. Напротив, данные AMS показывают, что эти соотношения заметно отличаются выше жесткости 4,5 гигавольт (ГВ), причем отношение дейтрона к гелию-4 падает с жесткостью менее круто, чем отношение гелия-3 к гелию-4. Кроме того, что опять-таки противоречит ожиданиям, выше жесткости 13 ГВ данные показывают, что поток дейтронов почти идентичен потоку протонов, которые являются первичными космическими лучами.

Проще говоря, AMS обнаружила больше дейтронов, чем ожидалось от столкновений между первичными ядрами гелия-4 и межзвездной средой.

“Измерение дейтронов довольно сложно из-за большого космического протонного фона”, – говорит представитель AMS Сэмюэл Тинг. Наши неожиданные результаты продолжают показывать, как мало мы знаем о космических лучах”. После предстоящей модернизации AMS, которая увеличит его прием на 300 %, AMS сможет измерять все заряженные космические лучи с точностью до одного процента и обеспечит экспериментальную основу для разработки точной теории космических лучей”.