Альфа-магнитный спектрометр на борту МКС обнаружил неожиданный избыток дейтронов в космических лучах

Открытие дополняет растущий список неожиданных результатов, полученных с помощью космического детектора, собранного в ЦЕРНе и зарегистрировавшего более 238 миллиардов космических лучей частиц различных видов с момента начала сбора данных в 2011 году

Космические лучи снова стали причиной загадок для учёных. Последний анализ данных, собранных альфа-магнитным спектрометром (AMS) на борту Международной космической станции, выявил избыток космических лучей, состоящих из дейтронов — атомных ядер, состоящих из протонов и нейтронов.

Открытие, описанное в статье, опубликованной в Physical Review Letters, дополняет растущий список неожиданных результатов, полученных с помощью космического детектора, собранного в ЦЕРНе и зарегистрировавшего более 238 миллиардов космических лучей частиц различных видов с момента начала сбора данных в 2011 году.

Частицы космических лучей делятся на два основных класса: первичные и вторичные. Первичные космические лучи образуются в космических источниках, таких как вспышки сверхновых, тогда как вторичные космические лучи производятся при взаимодействии первичных космических лучей с межзвёздной средой.

В своем последнем исследовании коллаборация AMS изучила данные 21 миллиона космических дейтронов, обнаруженных AMS с мая 2011 года по апрель 2021 года. Исследуя, как количество, или «поток», дейтронов меняется в зависимости от жёсткости, то есть импульса частицы по отношению к электрическому заряду, команда AMS обнаружила удивительные особенности.

Предполагается, что дейтроны образуются таким же образом, как и ядра гелия-3, при столкновениях первичных ядер гелия-4 с другими ядрами в межзвёздной среде. Если это действительно так, то отношение потоков дейтронов к гелию-4 должно быть похоже на отношение потоков гелия-3 к гелию-4.

Но это не то, что видит AMS. Напротив, данные AMS показывают, что эти отношения заметно отличаются выше жёсткости 4,5 гигавольт (ГВ), причём отношение дейтрона к гелию-4 падает менее сильно с жёсткостью, чем отношение гелия-3 к гелию-4. Кроме того, и снова бросая вызов ожиданиям, выше жёсткости 13 ГВ данные показывают, что поток дейтронов почти идентичен потоку протонов, которые являются первичными космическими лучами.

Проще говоря, AMS обнаружил больше дейтронов, чем ожидалось, в результате столкновений первичных ядер гелия-4 с межзвёздной средой.

«Измерение дейтронов довольно сложно из-за большого космического протонного фона. Наши неожиданные результаты продолжают показывать, как мало мы знаем о космических лучах. С предстоящим обновлением AMS, которое увеличит его приёмистость на 300%, AMS сможет измерять все заряженные космические лучи с точностью до 1% и обеспечить экспериментальную основу для разработки точной теории космических лучей», — говорит представитель AMS Сэмюэл Тинг.