Изучение космических лучей — важная часть исследования темной материи. Теперь ученые присмотрелись к этим лучам повнимательнее, чтобы понять природу избытка позитронов, наблюдаемого в потоке космических лучей.
Космические лучи — это частицы, которые в большом количестве присутствуют во Вселенной. Они состоят в основном из протонов и электронов, но могут содержать и другие типы частиц, в том числе позитроны. Позитрон — это античастица электрона, они имеют одинаковую массу, но противоположные заряды. Хотя присутствие некоторых позитронов можно объяснить столкновениями космических лучей, таким образом образуется лишь малая часть антивещества в общем спектре космических лучей.
Чтобы лучше понять природу космических лучей и позитронов, исследователи составили карту потока космических лучей. В частности, они проанализировали 41 миллиард первичных космических лучей, из которых 10 миллионов были идентифицированы как электроны и позитроны. Это позволило учёным получить новые данные о невиданных ранее энергиях.
«Это первое экспериментальное наблюдение максимума позитронной фракции за полвека исследований космических лучей, — заявил Сэмюэл Тинг, представитель AMS, эксперимента, посвященного изучению космических лучей. — Команда AMS проводит измерения, чтобы определить скорость снижения позитронной фракции после точки перегиба».
Такая скорость уменьшения важна для физиков, изучающих темную материю. На самом деле это может быть признаком того, что избыток позитронов свидетельствует об аннигиляции частиц темной материи в пары электронов и позитронов. Хотя текущие измерения можно объяснить наличием таких объектов, как пульсары, они также согласуются с существованием частиц темной материи с массой порядка 1 ТэВ.
Полученные данные позволяют узнать больше об этих космических лучах и могут помочь физикам в исследованиях темной материи.
«Учитывая, что в ближайшем будущем AMS и Большой адронный коллайдер возобновят работу на невиданных ранее энергиях, мы переживаем очень интересные времена для физики элементарных частиц, поскольку оба прибора расширяют границы возможного», — сказал Рольф Хойер, генеральный директор ЦЕРН.
Результаты исследования опубликованы онлайн здесь и здесь в Physical Review Letters.