Охотник на темную материю вышел на орбиту
Недавно завершился полет на МКС американского шаттла Endeavour. Эта экспедиция стала последней для «челнока», главной задачей которого была доставка на орбиту магнитного альфа-спектрометра AMS-02 для исследования темной материи и темной энергии.
Создание гигантского прибора заняло 17 лет работы коллектива из 600 специалистов и обошлось более чем в $2 млрд. Он весит ни много ни мало 6,9 тонны, из них 1,9 приходится на постоянный магнит, необходимый для создания сильного однородного магнитного поля, которое интенсивнее земного в 3000 раз. С помощью этого магнита можно отклонять космические лучи так, что наборы детекторов смогут анализировать их свойства — заряд и скорость.
Изначально планировалось использовать сверхпроводящий магнит, но выяснилось, что он проработает всего три года, пока не закончится жидкий гелий, выступающий в роли хладагента. Поэтому в прошлом году его заменили на более прочный постоянный магнит, который послужит науке до 2020 года, когда предположительно закончится срок эксплуатации МКС. Конструкция прибора предусматривает замену на орбите элементов, неспособных проработать так долго.
Управление работой прибора будет вестись с Земли. Первой его задачей станет изучение состава космических лучей, свободных частиц, родившихся на просторах Вселенной и разогнанных до колоссальных скоростей. Происхождение и поведение частиц таких высоких энергий чрезвычайно интересны, ведь даже самые мощные из современных ускорителей не способны разогнать их так сильно. К примеру, верхний предел энергии частиц, разогнанных в знаменитом Большом адронном коллайдере, сравним с энергией зудящего комара; а для частиц космических лучей — с потенциалом летящего бейсбольного мяча.
Другая интереснейшая миссия AMS-02 — поиск антиматерии. Согласно теории, в момент Большого взрыва вещество и антивещество образовались примерно в равных количествах. Однако сегодня мы видим вокруг себя только материю, а вот объекты из антиматерии пока известны лишь как результат сложных лабораторных экспериментов. Спектрометр AMS-01, также ведший поиск антигелия в космических лучах Вселенной, его не нашел. Если многократно увеличенная чувствительность AMS-02 позволит обнаружить антигелий или более тяжелые антиэлементы, это может стать серьезным доказательством существования звезд и галактик из антиматерии.
А третьим и самым важным направлением его работы станет поиск темной материи — вещества, масса которого во Вселенной во много раз превышает массу обычной материи, но которое пока не удается наблюдать из-за того, что оно не вступает с обычным (барионным) веществом ни в какой вид взаимодействий, кроме гравитационного. Возможно, в установке «отметятся» тяжелые частицы — вимпы (Weakly Interactive Massive Particles, WIMP). А если, согласно другой теории, в состав темной материи входят гипотетические нейтралино, то их столкновение должно приводить к выбросу определенного набора частиц, которые и сможет обнаружить AMS-02. Если же ее составляют еще более экзотические страпельки, то спектрометр также должен найти следы их «жизнедеятельности».
