Il 19 maggio 2011, gli astronauti hanno usato un braccio robotico telecomandato per attaccare un quasi 17, Carico utile di 000 libbre sul lato della Stazione Spaziale Internazionale. Quel carico era lo spettrometro magnetico alfa, o AMS-02, un esperimento internazionale sponsorizzato dal Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti e dalla NASA.

AMS è stato progettato per rilevare i raggi cosmici, particelle e nuclei altamente energetici che bombardano la Terra dallo spazio. Dalla sua installazione, AMS ha raccolto dati da oltre 90 miliardi di eventi di raggi cosmici, il capo dell'esperimento Sam Ting ha riferito oggi in un colloquio presso la sede dell'esperimento, Centro di ricerca europeo del CERN.

Ting, un Premio Nobel e Thomas Dudley Cabot Professore di Fisica presso il Massachusetts Institute of Technology, ha condiviso un mix di risultati nuovi e recenti durante il suo discorso. Insieme hanno spiegato il messaggio persistente dell'esperimento AMS:abbiamo ancora molto da imparare dai raggi cosmici.

Per uno, i raggi cosmici potrebbero parlarci dello squilibrio tra materia e antimateria nell'universo.

Poiché le particelle di materia e antimateria vengono create in coppia, gli scienziati pensano che il Big Bang avrebbe dovuto produrre la metà di ciascuno. Ma quei partner alla pari si sarebbero annientati a vicenda, e noi non esisteremmo.

La teoria generalmente accettata è che questo squilibrio sia avvenuto grazie a processi nell'universo molto giovane che favoriscono la materia rispetto all'antimateria. Ma un'idea alternativa è che una grande quantità di antimateria è ancora là fuori; semplicemente non ha avuto la possibilità di scontrarsi con il nostro universo pieno di materia.

Un indizio che questo sia il caso sarebbe trovare un nucleo di antimateria in natura.

Con la quantità trascurabile di antimateria che esiste nel nostro universo, "è quasi impossibile fare qualcosa di più grande di un protone, ", afferma il vice ricercatore principale dell'AMS Mike Capell del MIT. "Non è molto probabile che l'antimateria si scontri in un nucleo di antielio o anticarbonio".

Gli scienziati dell'AMS non affermano di aver rilevato l'antielio, ma hanno annunciato di non aver escluso "alcuni" eventi candidati.

"Dato il successo del modello cosmologico standard e l'assenza di raggi gamma da ipotetiche interfacce materia-antimateria, Penso che sia molto poco plausibile che ci siano intere galassie fatte di antimateria, " dice l'astrofisico teorico Roger Blandford del Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology, un istituto congiunto della Stanford University e dello SLAC National Accelerator Laboratory. "Ma è il tipo di indagine che potrebbe ancora darci una scoperta sorprendente".

I raggi cosmici potrebbero anche dirci qualcosa sulla materia oscura, che non è mai stato rilevato direttamente.

I raggi cosmici possono essere costituiti da una varietà di particelle, come gli elettroni o le loro controparti di antimateria, positroni. Nelle misurazioni precedenti, AMS ha rilevato un numero sorprendente di positroni all'estremità superiore del suo intervallo di energia. È possibile che le collisioni tra particelle di materia oscura abbiano creato questo eccesso di particelle di antimateria.

Un'analisi aggiornata, che utilizza quasi il doppio del numero di elettroni e positroni, continua a mostrare questo eccesso. Ma la materia oscura non è l'unica possibile causa, dice Blandford.

"Un'interpretazione è che si sta vedendo l'annientamento delle particelle di materia oscura, ", dice. "Ma potrebbero esserci spiegazioni ugualmente ragionevoli associate all'astrofisica tradizionale che potrebbero produrre lo stesso tipo di segnale".

Le pulsar sono una fonte alternativa particolarmente difficile da escludere. Ma gli scienziati di AMS prevedono che raccoglieranno dati sufficienti per discriminare meglio tra i modelli entro il 2024, Ting ha detto nella sua presentazione.

I raggi cosmici potrebbero raccontarci la loro storia.

Quando le particelle nei raggi cosmici si avvicinano alla velocità della luce, il tempo rallenta effettivamente per loro, come aveva predetto Albert Einstein nella sua teoria della relatività. Possiamo vedere prove della dilatazione del tempo nelle vite prolungate delle particelle che viaggiano vicino alla velocità della luce.

In un prossimo risultato AMS, gli scienziati osservano quanto si allungano le vite degli isotopi del berillio mentre viaggiano nei raggi cosmici. Sulla base di tale misurazione, stimano che i raggi cosmici che vediamo nella nostra galassia abbiano circa 12 milioni di anni.

I raggi cosmici potrebbero dirci cosa hanno passato durante il loro viaggio sulla Terra.

Sia l'osservazione che la teoria hanno una strada da percorrere in quest'area, dice Blandford. "Sono entrambi lavori in corso e, nonostante i grandi progressi, non capiamo ancora come i raggi cosmici si propaghino dalle loro sorgenti – principalmente i resti di supernova – alla terra”.

Quando i raggi cosmici entrano in collisione, possono produrre raggi cosmici secondari, che sono composti da diversi ingredienti. In un risultato pubblicato di recente che studia il rapporto tra boro (trovato solo nei raggi cosmici secondari) e carbonio (trovato nei raggi cosmici primari) a diverse energie, Gli scienziati dell'AMS hanno trovato possibili prove di turbolenza nel percorso dei raggi cosmici verso il nostro pianeta, ma nulla che possa spiegare l'eccesso di positroni.

Finalmente, i raggi cosmici potrebbero dirci che non sappiamo quello che pensiamo di sapere.

In un'analisi inedita, Gli scienziati dell'AMS hanno scoperto che le loro misurazioni degli spettri e dei rapporti di diversi nuclei:protoni, litio ed elio, non si adattavano bene alle previsioni. Ciò potrebbe significare che le ipotesi degli scienziati sui raggi cosmici devono essere riesaminate.

Gli scienziati dell'AMS vogliono aiutare in questo. Hanno in programma di raccogliere dati da centinaia di miliardi di raggi cosmici primari nei prossimi anni mentre il loro esperimento continua la sua orbita a circa 240 miglia sopra la Terra.