Acerca de AMS-02. (Buscando Materia Oscura y Antimateria...

Johnson Space Center es hogar de la oficina de proyecto del espectrómetro magnético Alpha (AMS). El experimento de la AMS-02 es un detector de física de partículas de vanguardia siendo construido, probado y operado por un equipo internacional compuesto por 60 institutos de 16 países y organizada bajo el patrocinio del Departamento de energía (DOE) de Estados Unidos. La oficina de proyectos JSC supervisa y dirige las actividades de integración de carga general y asegura que la carga sea seguro y listo para el lanzamiento en el transbordador espacial y el despliegue en la ISS. El experimento AMS utilizará el entorno único de espacio para avanzar el conocimiento del universo y conducir a la comprensión del origen del universo.

La AMS es un experimento de física de partículas en el espacio de alto perfil que es liderado por la Premio Nobel Samuel Ting del Massachusetts Institute of Technology (MIT).

Figura 1: AMS-01 en STS-91

 

El AMS voló en el espacio en junio de 1998 a bordo del transbordador espacial Discovery (Figura 1), y está siendo integrado y probado para volar en la estación espacial internacional (ISS). El AMS-02 se transportará en la bahía de carga del transbordador espacial para la instalación en la ISS. Una vez en el ISS S3 superior interior carga útil fijar sitio, el AMS permanecerá activa durante la duración del ISS (Figura 2).

Figura 2: AMS-02 en S3 braguero de ISS

Orbitando la Tierra a una altitud de 200 millas náuticas, la AMS está iniciando una nueva frontera en la investigación de la física de partículas para el siglo XXI. Esta única misión científica de exploración intenta comprender cuestiones fundamentales compartidas por la Física, Astrofísica y Cosmología sobre el origen y la estructura del Universo. Aunque la AMS está buscando específicamente para la antimateria y la materia oscura, como el primer espectrómetro magnético en el espacio, AMS tiene y recopilará información de fuentes cósmicas que emanan de estrellas y galaxias millones de años luz más allá de la Vía Láctea. Los desafíos técnicos para construir un detector de para su uso en el espacio han sido superados a través de la estrecha colaboración de las industrias del mundo cuyos esfuerzos han resultado en el desarrollo de nuevas tecnologías y estándares más altos de precisión y científicos de la AMS.

El experimento (Figura 3) utiliza un gran imán permanente para producir un campo magnético fuerte, uniforme (~0.14 Tesla) sobre un gran volumen de ~ 1m 3. El campo magnético se utiliza para doblar la trayectoria de partículas cósmicas cargadas su paso a través de cinco diferentes tipos de detectores. Las partículas de medidas Detector de radiación de transición (TRD) pasan a velocidades casi que de la velocidad de la luz. El tiempo de vuelo (TOF) mide la carga y la velocidad de las partículas que pasan. El perseguidor de silicio mide las coordenadas de las partículas cargadas en el campo magnético. El contador de Cerenkov imagen de anillo (ricos) mide la velocidad y la carga de las partículas y el Calorímetro electromagnético (ECAL) mide la energía y la coordenadas de electrones, positrones y rayos gamma. La figura 1 muestra el detector AMS y su respuesta a diversas partículas o núcleos. El AMS también emplea dos seguidores de estrellas y un sistema GPS. Con más de 300.000 canales de datos, el detector reúne una gran cantidad de datos que luego es procesadas y enviadas a la tierra utilizando el poder ISS, comunicación e infraestructura de datos.

Figura 3: AMS-02 Detector durante la integración en Ginebra

Búsqueda de antimateria

Actualmente, toda la evidencia indica que el universo está hecho de materia; sin embargo, the Big Bang theory (Figura 4) del origen del universo requiere cantidades iguales de materia y antimateria. Teorías que explican esta asimetría aparente violan otras mediciones. Incluso si hay significativas antimateria es una de las preguntas fundamentales del origen y naturaleza del universo. Las observaciones de un núcleo de antihelium daría fuerte evidencia de la existencia de antimateria (Figura 5). En 1999, AMS-01 estableció un nuevo límite máximo de 10-6 para la relación de flujo de antihelium del helio en el universo. AMS-02 buscará con una sensibilidad de 10-9, una mejora de tres órdenes de magnitud, suficientes para llegar al borde del universo en expansión y resolver definitivamente el problema.

Figura 4: Estudiar el universo y Anti-Universe (datos cortesía de MIT)

Figura 5: AMS-02 Antihelium límites (datos cortesía de MIT)

 

Búsqueda de materia oscura

La materia visible del universo (estrellas) se suma a menos del 5 por ciento de la masa total que se sabe que existe de muchas otras observaciones. El otro 95% es oscuro – cualquier materia oscura (que se estima en 20% del universo por peso o energía oscura, que constituye el equilibrio). Todavía se desconoce la naturaleza exacta de ambos. Uno de los principales candidatos para la materia oscura es el neutralino. Si existen neutralinos, deben chocar entre sí y emitiendo partículas cargadas que pueden ser detectadas por el AMS-02. Los picos en el flujo de positrones, contra-protón o gamma de fondo podrían indicar la presencia de neutralinos u otros candidatos de materia oscura. Los datos preliminares de las misiones de PAMELA y ATIC parecen indicar la existencia de un pico de nivel de energía dentro de la gama de capacidades de AMS-02.

 

Nota Quelonia: Ver: "Tufillo" de Materia Oscura en la ISS... vídeo. Etiqueta Ciencia Nasa.

Medición de rayos cósmicos

La radiación cósmica es un obstáculo importante para un vuelo tripulado a Marte. Las medidas exactas del medio de los rayos cósmicos son necesarios para planificar las contramedidas adecuadas. Más estudios de rayos cósmicos son realizados por satélites de globo con tiempos de vuelo que se miden en días; Estos estudios han mostrado variaciones significativas. AMS-02 estará operativo en la ISS para una misión nominal de 3 años, reuniendo una cantidad inmensa de datos precisos y que permite mediciones de la variación de largo plazo del flujo de rayos cósmicos sobre una gama amplia de energía, para núcleos de protones a hierro (figuras 6 y 7). Después de la misión nominal, el AMS-02 puede continuar proporcionar mediciones de rayos cósmicos. Además de la comprensión, la protección contra la radiación necesaria para servido vuelo interplanetario, estos datos permitirá la propagación interestelar y orígenes de los rayos cósmicos a ser inmovilizados.

Figura 6: Vista en corte del detector AMS (izquierda). Respuesta de los detectores de capas a una partícula cargada de energía 0,3 TeV (datos cortesía de MIT)

 

 

Crédito: National Aeronautics and Space Administrations

 

Traducción : El Quelonio Volador