一场针对反物质星系和近乎被取消的暗物质迹象

发布时间:2019-01-14

雄心勃勃的阿尔法磁谱仪是一种超过15,000磅(6,900千克)的设备,用于寻找宇宙射线 - 来自外太空的高能带电粒子。这项耗资近20亿美元的实验将于周五(4月29日)乘坐奋进号航天飞机前往国际空间站。

该仪器将使用近4,200磅(1,900千克)的永久磁铁,产生强烈均匀的磁场,比地球强度高3000倍。这会使宇宙射线偏转,以便一组探测器可以分析它们的特性,例如电荷和速度,并将它们的发现发射到地球。[ 视频:通过宇宙沙子筛选暗物质 ]

但是,虽然阿网上赌龙虎的平台网址尔法磁谱仪承诺在天体物理学领域取得重大发现,但只需将仪器放在发射台上就是一个挑战。

艺术家的阿尔法磁谱仪概念安装在国际空间站上。

艺术家的阿尔法磁谱仪概念安装在国际空间站上。

图片来源:NASA / MIT

2003年哥伦比亚号航天飞机事故发生后,NASA最初取消了将光谱仪送到空间站的任务。在立法者和科学家进行大量游说之后,该任务得以恢复。去年,工程师用更长寿命的磁铁取代了光谱仪上的大磁铁,以便在2020年之前从仪器中获得更多的科学知识,即空间站的预期寿命。[ 照片:Shuttle Endeavour的最后任务 ]

阿尔法磁力谱仪的首席研究员 ,诺贝尔奖获得者Samuel Ting告诉SPACE.com,“这需要17年,来自16个国家的600名物理学家才能做到这一点 - 这是一项重大的国际努力。” “我们已经检查并重新检查了所有内容以确保它是正确的。现在我们只是等着启动它。”

寻找宇宙射线和反物质

宇宙射线的能量可以比任何人造粒子加速器的能量高出数百万倍。因此,他们可以揭示宇宙的细节,即地球上没有实验可以。通过分析宇宙射线,研究人员希望阿尔法磁谱仪可以帮助解决许多科学中最令人困惑的谜团,例如反物质星系是否存在以及暗物质是由什么构成的。

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物理学中最令人困惑的问题之一就是为什么物质似乎在已知的宇宙中占主导地位,因为它应该由相等的物质和它的镜像反物质构成,并且反物质确实存在于宇宙中的大量物质中。如果阿尔法磁谱仪检测到反氦或更重的反物质元素,这可能是反物质星系的有力证据,因为大量的反物质很可能只能由反物质星系制造。

另一个谜是看不见的本质,尚未识别的暗物质构成了宇宙中所有物质的85%,科学家们知道这是由于它对星系的引力作用而存在的。暗物质的主要候选者之一是称为中性粒子的粒子。如果存在中性,当它们相互碰撞时,它们应该释放出大量的高能反电子,这是Alpha磁谱仪可以检测到的。

除了探索科学中已知的奥秘之外,“这是我们第一次在太空中长时间以非常高的精度研究宇宙射线,因此我们正在进入一个我们真正不知道会发现什么的新区域,”Ting说过。

20亿美元的太空实验诞生了

阿尔法磁谱仪于1994年由Ting及其同事首次构思。目的是研究太空中的宇宙射线,因为地球的大气层是在地面上调查它们的屏障。[ 古怪的物理学:自然界中最酷的小颗粒 ]

左翼的奋进航天飞机指挥官马克凯利和诺贝尔奖获得者Sam Ting(阿尔法磁谱仪的首席研究员)在佛罗里达州美国宇航局肯尼迪航天中心的工作台上看着仪器。 凯利将指挥STS-134任务将AMS带到国际空间站。 最先进的仪器是Ting的心血结晶。

左翼的奋进航天飞机指挥官马克凯利和诺贝尔奖获得者Sam Ting(阿尔法磁谱仪的首席研究员)在佛罗里达州美国宇航局肯尼迪航天中心的工作台上看着仪器。凯利将指挥STS-134任务将AMS带到国际空间站。最先进的仪器是Ting的心血结晶。

图片来源:NASA / Cory Huston

“在太空中,有两种类型的粒子。一种没有电荷,即光线和中微子,传统上,在上个世纪,我们对太空的所有理解都是基于对太空中许多很多望远镜的研究。在地上,“丁说。“当涉及带可以赌龙虎的网站状粒子如宇宙射线时,”因为它们携带电荷,它们必须具有质量,并且因为它们具有质量,它们被地球大气层吸收,因此你必须到太空看它们。 “

研究带电粒子上的电荷需要磁铁。最初,阿尔法磁谱仪将使用超导磁体飞行,该磁体将持续三年,直到保持冷却所需的液氦耗尽。

“当我们在热真空室中测试超导磁体以模拟空间时,我们发现它只能在需要重新填充液氦之前运行三年,如果没有航天飞机,就没有办法实现这一点。已被终止,“丁解释道。

Ting说,不是让阿尔法磁谱仪使用超导磁铁工作仅仅三年“并成为一个博物馆作品,”他们决定使用永久磁铁,实际上是在1998年的航天飞机上飞行。

虽然永久磁铁比超导磁铁弱 - 基本上使其灵敏度降低30% - 总统巴拉克奥巴马至少延长了2020年国际空间站的寿命,而不是在2015年左右将其关闭,实际上是实验的六倍时间收集数据,“所以你有一个巨大的净收益,”丁解释说。

获得该项目的批准是一场艰苦的战斗。

实际上,NASA最初取消了在2003年哥伦比亚航天飞机灾难之后将该装置运送到国际空间站的航天飞机任务。国会后来批准为其航班提供资金。

“参议院和众议院的许多主要科学家和主要政治领导人都在为阿尔法磁谱仪发表讲话,”丁说。“我们的想法是,如果建造国际空间站耗资100网上赌龙虎的平台网址0亿美元,那里应该有一个很好的科学项目。”



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