Il rilevatore della stazione spaziale trova antimateria extra nello spazio, forse materia oscura
I primi risultati dello strumento scientifico più grande e complesso a bordo della Stazione Spaziale Internazionale hanno fornito accenni allettanti sui segreti delle particelle meglio custoditi della natura, ma un segnale definitivo per la materia oscura rimane sfuggente. Sebbene l'AMS abbia individuato milioni di particelle di antimateria, con un picco anomalo di positroni, i ricercatori non possono ancora escludere altre spiegazioni, come le pulsar vicine.
'Queste osservazioni mostrano l'esistenza di nuovi fenomeni fisici', ha affermato il ricercatore principale di AMS Samuel Ting, 'e se da una fisica delle particelle o da un'origine astrofisica sono necessari più dati. Nei prossimi mesi, AMS sarà in grado di dirci in modo definitivo se questi positroni sono un segnale per la materia oscura o se hanno qualche altra origine».
La frazione di positroni misurata da AMS. Credito: CERN.
L'AMS è stato portato sulla ISS nel 2011 durante il volo finale dello space shuttle Endeavour, il penultimo volo dello shuttle. L'esperimento da 2 miliardi di dollari esamina diecimila raggi cosmici ogni minuto, alla ricerca di indizi sulla natura fondamentale della materia.
Durante i primi 18 mesi di attività, l'AMS ha raccolto 25 miliardi di eventi. Ha trovato un eccesso anomalo di positroni nel flusso di raggi cosmici: 6,8 milioni sono elettroni o la loro controparte di antimateria, i positroni.
L'AMS ha scoperto che il rapporto tra positroni ed elettroni aumenta a energie comprese tra 10 e 350 gigaelettronvolt, ma Ting e il suo team hanno affermato che l'aumento non è abbastanza netto da attribuirlo definitivamente alle collisioni di materia oscura. Ma hanno anche scoperto che il segnale sembra lo stesso in tutto lo spazio, cosa che ci si aspetterebbe se il segnale fosse dovuto alla materia oscura, la sostanza misteriosa che si pensa tenga insieme le galassie e dia all'Universo la sua struttura.
Inoltre, le energie di questi positroni suggeriscono che potrebbero essere stati creati quando particelle di materia oscura si sono scontrate e si sono distrutte a vicenda.
Uno screenshot della presentazione di Ting al CERN il 3 aprile 2013. 'Ci sono voluti 18 anni per completare questo risultato', ha detto Ting.
I risultati dell'AMS sono coerenti con i risultati dei telescopi precedenti, come gli strumenti a raggi gamma Fermi e PAMELA, che hanno visto anche un aumento simile, ma Ting ha affermato che i risultati dell'AMS sono più precisi.
I risultati diffusi oggi non includono i dati degli ultimi 3 mesi, che non sono ancora stati elaborati.
'Come la misurazione più precisa del flusso di positroni dei raggi cosmici fino ad oggi, questi risultati mostrano chiaramente la potenza e le capacità del rivelatore AMS', ha detto Ting.
I raggi cosmici sono particelle cariche di alta energia che permeano lo spazio. Un eccesso di antimateria all'interno del flusso di raggi cosmici è stato osservato per la prima volta circa due decenni fa. L'origine dell'eccesso, tuttavia, rimane inspiegabile. Una possibilità, prevista da una teoria nota come supersimmetria, è che i positroni potrebbero essere prodotti quando due particelle di materia oscura si scontrano e si annichilano. Ting ha affermato che nei prossimi anni AMS raffinerà ulteriormente la precisione della misurazione e chiarirà il comportamento della frazione di positroni a energie superiori a 250 GeV.
Pur avendo l'AMS nello spazio e lontano dall'atmosfera terrestre, consentendo agli strumenti di ricevere una raffica costante di particelle ad alta energia, durante il briefing con la stampa, Ting ha spiegato le difficoltà di far funzionare l'AMS nello spazio. 'Non puoi mandare uno studente a ripararlo', ha scherzato, ma ha anche aggiunto che i pannelli solari della ISS e la partenza e l'arrivo dei vari veicoli spaziali possono avere un effetto sulle fluttuazioni termiche che le apparecchiature sensibili potrebbero rilevare. 'È necessario monitorare e correggere costantemente i dati o non si ottengono risultati accurati', ha affermato.
Nonostante la registrazione di oltre 30 miliardi di raggi cosmici da quando AMS-2 è stato installato sulla Stazione Spaziale Internazionale nel 2011, il Ting ha affermato che i risultati rilasciati oggi si basano solo sul 10% delle letture che lo strumento fornirà nel corso della sua vita.
Alla domanda su quanto tempo ha bisogno per esplorare le letture anomale, Ting ha semplicemente risposto: 'Lentamente'. Tuttavia, secondo quanto riferito, Ting fornirà un aggiornamento a luglio all'International Cosmic Ray Conference.
Ulteriori informazioni: Comunicato stampa del CERN , il documento della squadra: Primo risultato dello spettrometro magnetico alfa sulla Stazione Spaziale Internazionale: misurazione di precisione della frazione di positroni nei raggi cosmici primari di 0,5-350 GeV