1 december 2020

AMS-02 ziet overschot positronen als aanwijzing voor bestaan donkere materie

ams_02_ISS

Credit: AMS-02 collaboration/ESA/NASA

Op een vandaag bij CERN in Genéve gehouden presentatie door Samuel Ting (Massachusetts Inst. of Technology), het hoofd van het wetenschappelijke team van de tweede Alpha Magnetic Spectrometer (AMS-02), is bekend gemaakt dat men aanwijzingen heeft gevonden voor het bestaan van donkere materie, het mysterieuze, onzichtbare spul waaruit 26,8% van het gehele heelal schijnt te bestaan. De AMS-02 (te zien op de afbeelding hierboven, de AMS-02 zie je in de cirkel links) is de twee miljard dollar kostende detector, die mei 2011 aan het internationale ruimtestation ISS werd vastgemaakt en die daar vandaan continue de kosmische straling in de gaten houdt, welke geproduceerd wordt door allerlei bronnen, onder andere vanuit de kern van de Melkweg. Met de AMS-02 heeft men 6,8 miljoen elektronen en hun antideeltjes de positronen waargenomen – een klein deel van de in totaal meer dan 25 miljard gedetecteerde deeltjes van kosmische straling – met energieën tussen 0,5 en 350 GeV, een factor 2 hoger dan het energiebereik dat de gammasatelliet Fermi kan zien. Voor de natuurkundigen is met name de verhouding interessant tussen het aantal elektronen en positronen, want die verhouding zegt iets over de bron van de deeltjes. Op dit moment is 8% van de  deeltjes geanalyseerd die de AMS-02 gedurende z’n geschatte levensduur van 20 jaar kan detecteren en daaruit kan men afleiden dat de bron van de elektronen en positronen deeltjes donkere materie zouden kunnen zijn – kan het nog voorzichtiger? – die elkaar annihileren, d.w.z. vernietigen.

ams_positrons

Credit: AMS-02 collaboration

Als WIMP’s – weakly interactive massive particles, de hypothetische deeltjes waaruit donkere materie bestaat – annihileren zou er een overschot zijn aan positronen boven elektronen. En inderdaad vond het team van Ting een overschot van positronen tussen 10 en 250 GeV, hetgeen je aan de grafiek hierboven ziet aan de oplopende lijn met rode bolletjes vanaf 10 GeV.  Men vond geen variatie in de tijd in het overschot en ook was er geen voorkeur voor een bepaalde richting waaruit de positronen komen. AMS-02 vond meer dan 400.000 positronen. In 2008 vond men met de Italiaanse PAMELA detector ook al zo’n positronen-overschot, maar dat bleek later toch niet van annihilerende deeltjes donkere materie te zijn. Of het door de AMS-02 gevonden overschot inderdaad wijst op donkere materie als bron van de positronen is nog niet te zeggen, want maar 10% van het materiaal is onderzocht én een alternatieve verklaring voor het overschot aan positronen – een snel ronddraaiende pulsar – kan nog niet worden uitgesloten. Kortom, we moeten het blijven afwachten. Het wetenschappelijke artikel over de waarnemingen met de AMS-02 is vandaag verschenen in het vakblad Physical Review Letters en je kunt het hier lezen, gratizz en voor nicks. Als afsluiting hieronder nog een interessante drie minuten durende video (incl. irritant muziekje), waarin je ziet hoe gedurende een periode van maar liefst 16 jaar de AMS-02 wordt gebouwd en via space shuttle Endeavour naar het ISS wordt gebracht, waar ‘ie 19 mei 2011 is geïnstalleerd.

Bron: Résonaances + Cosmic Log + CERN

Speak Your Mind

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.