Alpha Magnetic Spectrometer målinger afslører egenskaber ved kosmisk helium

Alpha Magnetic Spectrometer (AMS) -samarbejdet, en stor gruppe forskere fra CERN og andre institutter verden over, har for nylig præsenteret en række præcisionsmålinger af egenskaberne ved kosmiske Helium -isotoper ³ Han og ⁴ Han. Disse målinger blev indsamlet af AMS, et spektrometer placeret på den internationale rumstation (ISS).

"Helium er et af de mest udbredte grundstoffer i kosmiske stråler, "Alberto Oliva, en af ​​forskerne, der gennemførte undersøgelsen, fortalte Phys.org. "Den er lavet af to isotoper, helium-4 og helium-3. "

Helium-4, eller ⁴ Han, er en Helium -isotop, der primært blev produceret i de første tre minutter efter Big Bang og i stjernernes nukleosyntese, som er dannelsen af ​​kemiske elementer som følge af atomfusionsreaktioner inden for stjerner. Astrofysiske acceleratorer, såsom supernova -eksplosionsstødbølger, fremskynde denne isotop til høj energi.

Helium-3 eller ³ Han, på den anden side, genereres generelt ved interaktionen mellem accelereret ⁴ Han isotoper med materialerne i vores galakse. Identificering af forskellene mellem energiafhængigheden af ³ Han og ⁴ Han isotoper giver forskere mulighed for at udlede kildernes generelle egenskaber, samt acceleration og forplantning af kosmiske stråler i Mælkevejen.

"Heliumkerner kan også rejse længere afstande med hensyn til tungere kerner, da helium er mere kompakt og interagerer mindre med det omgivende materiale, "Sagde Oliva." Med helium, vi kan således udforske egenskaber ved kosmiske stråler i et større galaktisk volumen, med hensyn til hvad der traditionelt er blevet gjort med tungere kerner som bor og ilt. "

Måling af heliumisotoper i AMS kræver brug af en silicium tracker, som bestemmer momentum for den indkommende kosmiske stråle ved at måle nedbøjningen i AMS's magnetfelt, i kombination med måling af hastigheden af ​​Time-Of-Flight-systemet (TOF) ved lav energi eller Ring Imaging CHerenkov-tælleren (RICH) ved høj energi. Alle disse detektorer kan også måle atomnummeret og adskille helium fra andre kerner.

"TOF måler en partikels hastighed på den tid, det tager for partiklen at passere gennem to scintillationsplan adskilt med cirka en meter, mens RICH måler en partikels hastighed ved påvisning af lysringen frembragt af partikler med høj energi, der krydser RICH -radiatoren med en hastighed, der er hurtigere end lysets hastighed i det medium, dvs. ved Cherenkov -effekten, "Forklarede Oliva.

Ved at måle momentum og hastighed uafhængigt, AMS -spektrometeret kan adskille nøjagtigt ³ Han og ⁴ Han isotoper, bestemme deres spektre. I deres undersøgelse, Oliva og hans kolleger præsenterede målingerne indsamlet af AMS -spektrometeret, som fremhæver specifikke egenskaber ved de to Helium -isotoper.

Det observerede forskerne ³ Han og ⁴ Han flux viser næsten identiske variationer med tiden, og at den relative størrelse af disse variationer falder med stigende stivhed. AMS -spektrometeret indsamlede de første målinger af stivhedsafhængigheden af ³ Han/ ⁴ Fluksforholdet og disse målinger afslørede, at forholdet har en langvarig tidsafhængighed, alligevel bliver det tidsuafhængigt over 4GV.

”Den måling, vi udfører, udvider kendskabet til ³ Han og ⁴ Han til højere energier (en faktor to højere end tidligere eksperimenter), og for første gang var vi i stand til at observere, at forholdet i stivheden af ³ Han og ⁴ Han følger en simpel magtlov, en observation, der kan tillade diskrimination mellem forskellige kosmiske stråleudbredelsesmodeller, "Sagde Oliva." Vi kunne også se, at solaktiviteten er i stand til at påvirke ³ Han og ⁴ Han spektrer på en anden måde, et resultat, der aldrig har set før. "

Målingerne præsenteret af Oliva og resten af ​​AMS -samarbejdet giver ny interessant indsigt i egenskaberne af ³ Han og ⁴ Han isotoper, hvilket kan have vigtige konsekvenser for fremtidig astrofysisk forskning, der undersøger kosmisk stråleproduktion og -formering. Især disse målinger afslørede, at ³ Han/ ⁴ Afhængigheden af ​​fluxforholdets stivhed kan beskrives ved en enkelt magtlov, som er i overensstemmelse med B/O og B/C spektrale indekser ved høje energier.

"Studiet af isotoper i kosmiske stråler (f.eks. Proton, deuteron, lithium-6 og lithium-7, beryllium-7, beryllium-9 og beryllium-10) maksimalt udnytter Tracker's kombinerede kraft, TOF og RICH vil kunne fortælle mange flere ting om produktion og udbredelse af kosmiske stråler, samt effekter, der kommer fra solmodulationen, "Sagde Oliva." Måske finder vi noget, som vi slet ikke forventer, som det sker, når du går, hvor ingen andre målinger er nået før. "

© 2019 Science X Network