МОСКВА, 3 апр — РИА Новости. Детектор AMS-02, установленный на Международной космической станции (МКС), вслед за российско-итальянским проектом "Памела" обнаружил аномальный избыток позитронов в космических лучах, что может являться следом темной материи — загадочной субстанции, на долю которой приходится более четверти массы Вселенной.
В среду глава эксперимента, Нобелевский лауреат по физике 1976 года Сэмюэл Тин (Samuel Ting) представил на семинаре в ЦЕРНе первые результаты работы детектора, который был установлен на МКС в мае 2011 года. С этого времени магнитный альфа-спектрометр (Alpha Magnetic Spectrometer, AMS-02), предназначенный для поиска следов темной материи и антиматерии, зафиксировал около 25 миллиардов частиц, в том числе 400 тысяч позитронов в диапазоне энергий от 0,5 до 350 гигаэлектронвольт.
Данные AMS свидетельствуют, что в диапазоне с 10 до 250 гигаэлектронвольт доля позитронов относительно суммарного количества позитронов и электронов демонстрирует аномальный рост, который не предсказывает теория. Такой же рост в 2008 году зафиксировал российско-итальянский детектор PAMELA на борту спутника "Ресурс-ДК1". Ученые заявили, что одним из вероятных объяснений этого избытка позитронов может служить аннигиляция частиц темной материи, в результате чего рождаются эти частицы.
"В следующие месяцы AMS сможет определенно сказать нам, являются ли эти позитроны сигналом от темной материи или же они имеют другой источник", — сказал Тин.
Данные AMS не показали какой-то зависимости спектра частиц от направления, что может рассматриваться как подтверждение того, что источником избыточных позитронов является темная материя, а не точечные астрофизические объекты. Однако пока данные детектора не позволяют исключить альтернативные объяснения — например, что их источником являются пульсары в плоскости Галактики.
Кроме того, теория предсказывает, что если дело все же в темной материи, то доля позитронов должна перестать расти при энергиях выше 250 гигаэлектронвольт. В этой области пока недостаточно измерений, и как ожидается, AMS в течение следующих нескольких лет сможет прояснить, как ведут себя позитроны в зоне выше 250 гигаэлектронвольт.
Научный руководитель проекта "Памела", директор Института космофизики МИФИ и сотрудник ФИАНа Аркадий Гальпер, отметил, что работа проекта AMS — "очень большая и ценная работа, это новый шаг".
"Теперь с большей статистикой и с некоторым продвижением в сторону больших энергий полностью подтверждается результат "Памелы", но наши американские коллеги надеются, что у них будет еще возможность получить статистические данные, и тогда можно будет ответить более определенно на вопрос о происхождении аномалии", — сказал ученый РИА Новости.
Темная кошка в темной комнате
Темная материя — невидимая субстанция, о наличии которой можно судить только по ее гравитационному воздействию. Согласно последним данным, полученным европейским космическим телескопом "Планк", на долю "обычной" материи приходится 4,9% массы Вселенной, на темную материю, которую пока удалось обнаружить лишь по косвенным признакам — 26,8% массы.
Существует несколько гипотез о возможной природе темной материи. Согласно одной из наиболее популярных, темная материя может состоять из тяжелых частиц, которые почти не взаимодействуют с обычной материей — "вимпов" (Weakly Interacting Massive Particles — WIMP).
Возможные следы существования "вимпов" обнаружил российско-итальянский проект "Памела" (PAMELA — Payload for Antimatter Matter Exploration and Light-nuclei Аstrophysics, "научная аппаратура для поиска антиматерии и изучения астрофизики легких ядер"). Он стартовал в июне 2006 года, когда на борту спутника "Ресурс-ДК1", предназначенного для фотосъемки Земли, на орбиту отправился cпектрометр PAMELA, который способен регистрировать космические античастицы и частицы в широком диапазоне энергий.
Детектор "увидел", что в области энергий около 10 гигаэлектронвольт доля позитронов относительно суммарного количества позитронов и электронов начала расти, и увеличивалась примерно в 10 раз в области энергий выше 100 гигаэлектронвольт.
"Данные "Памелы" не свидетельствовали однозначно об открытии частиц, из которых возможно состоит темная материя, но этот избыток может быть действительно связан со столкновениями и аннигиляцией частиц темной материи с появлением дополнительного потока позитронов. Либо же их источником могут быть какие-то астрофизические объекты, например пульсары, но это пока тоже не подтверждено", — сказал Гальпер.
По его словам, данные AMS практически повторяют результаты "Памелы" с более высоким уровнем точности.
"Отличие AMS в том, что у него больше информации, у них больше число событий, поэтому у них статистика гораздо больше. В этом смысле их данные полностью ложатся на наши данные, но они сделаны с меньшей статистической ошибкой и немного продвинуты в зону более высоких энергий", — сказал ученый.
Возможно, отметил Гальпер, за время работы американского детектора на борту МКС, ученые смогут продвинуться в область более высоких энергий, увидеть более детально спектр в этой зоне, и понять, что же является источником избытка позитронов — астрофизические объекты или темная материя.
Искать следы в гамма-диапазоне
Говоря о перспективах дальнейших поисков следов темной материи, Гальпер отметил, что возможной стратегией здесь будет поиск следов распада "вимпов" на другие частицы, в частности, на гамма-кванты.
"Этот метод позволяет обеспечить большую точность, а значит большую уверенность в том, что мы обнаружили именно темную материю", — сказал он.
Решить эту задачу сможет российский космический гамма-телескоп "Гамма-400", который сможет вести наблюдения в гамма-диапазоне с непревзойденно высоким разрешением. По словам Гальпера, этот аппарат, запуск которого, по последним данным, планировался на 2016 год, сможет видеть очень узкие спектральные линии в гамма-диапазоне, а значит точнее определять источник гамма-квантов, одним из которых может быть аннигиляция "вимпов".
