Мисливець на темну матерію вийшов на орбіту
Недавно завершився політ на МКС американського шатла Endeavour. Ця експедиція була останньою для «човника», головне завдання якого полягало в доставці на орбіту магнітного альфа-спектрометра AMS-02 для дослідження темної матерії й темної енергії.
Створення гігантського прилада зайняло 17 років праці колектива із 600 фахівців і коштувало більш ніж $2 млрд. Його вага ні багато ні мало 6,9 тонни, із них 1,9 припадає на постійний магніт, необхідний для створення сильного однорідного магнітного поля, яке інтенсивніше від земного в 3000 разів. За допомогою цього магніта можна відхиляти космічні промені так, що набори детекторів зможуть аналізувати їхні властивості — заряд і швидкість.
Спочатку планувалося використовувати надпровідний магніт, але з’ясувалося, що він працюватиме лише три роки, поки не закінчиться рідкий гелій, який виконує роль холодоагенту. Тому торік його замінили на більш міцний постійний магніт, який служитиме науці до 2020 року, коли приблизно добіжить кінця термін експлуатації МКС. Конструкція прилада передбачає заміну на орбіті елементів, нездатних до тривалої експлуатації.
Керування роботою прилада вестиметься із Землі. Першим його завданням буде вивчення складу космічних променів, вільних частинок, що народилися на просторах Всесвіту й розігнані до колосальних швидкостей. Походження й поводження частинок таких високих енергій надзвичайно цікаві, адже навіть найпотужніші із сучасних прискорювачів не можуть розігнати їх так сильно. Приміром, верхня межа енергії частинок, розігнаних у знаменитому Великому адронному колайдері, порівнянна з енергією комариного дзижчання; а для частинок космічних променів — із потенціалом бейсбольного м’яча, що летить.
Інша найцікавіша місія AMS-02 — пошук антиматерії. Відповідно до теорії, у мить Великого вибуху речовина й антиречовина утворилися приблизно в рівних кількостях. Однак сьогодні ми бачимо навколо себе тільки матерію, а от об’єкти з антиматерії поки відомі лише як результат складних лабораторних експериментів. Спектрометр AMS-01, який також вів пошук антигелію в космічних променях Всесвіту, його не знайшов. Якщо багаторазово збільшена чутливість AMS-02 дозволить виявити антигелій або більш важкі антиелементи, це може стати серйозним доказом існування зірок і галактик з антиматерії.
А третім і найважливішим напрямком його роботи стане пошук темної матерії — речовини, маса якої у Всесвіті в багато разів перевищує масу звичайної матерії, та яку поки не вдається спостерігати через те, що вона не вступає зі звичайною (баріонною) речовиною ні в які взаємодії, крім гравітаційної. Можливо, в установці «відзначаться» важкі частинки — вімпи (Weakly Interactive Massive Particles, WIMP). А якщо, відповідно до іншої теорії, до складу темної матерії входять гіпотетичні нейтраліно, то їхнє зіткнення має приводити до викиду певного набору частинок, які й зможе виявити AMS-02. Якщо ж вона складається з ще екзотичніших страпельок, то спектрометр також має знайти сліди їх «життєдіяльності».
