Когда речь идет о планетах с кольцами, мы знаем ответ: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Но новые результаты эксперимента PAMELA показывают, что у Земли тоже есть кольцевая система ... Одна из них состоит из антипротонов космических лучей, захваченных геомагнитным способом.
«Существование значительного потока антипротонов, ограниченных магнитосферой Земли, рассматривалось в нескольких теоретических работах». говорит руководитель группы О. Адриани из физического факультета Университета Флоренции. «Эти античастицы образуются при ядерном взаимодействии энергетических космических лучей с земной атмосферой и накапливаются в геомагнитном поле на высотах в несколько сотен километров».
Эксперимент PAMELA - сокращение от полезной нагрузки для исследования антиматерии и астрофизики легких ядер - основан на международном сотрудничестве с участием около 100 физиков. Его современное оборудование было разработано, чтобы исследовать природу темной материи, очевидное отсутствие космологической антивещества и происхождение и развитие материи в галактике. Используя спектрометр с постоянными магнитами с различными специализированными детекторами, PAMELA совершает круговые движения вокруг Земли по сильно наклоненной орбите.
«Спутниковая орбита (угол наклона 70 градусов и высота 350–610 км) позволяет PAMELA проводить очень подробные измерения космического излучения в различных областях магнитосферы Земли, предоставляя информацию о природе и энергетических спектрах субсрезанных частиц». говорит Адриани. «Спутниковая орбита проходит через Южно-Атлантическую аномалию (SAA), что позволяет изучать частицы с геомагнитной ловушкой во внутреннем радиационном поясе».
Из своих субдетекторов PAMELA выложила порцию антипротонов, но это была нелегкая работа. «Антипротоны в выбранном энергетическом диапазоне могут аннигилировать внутри калориметра, оставляя тем самым четкую подпись». говорит команда. «Продольная и поперечная сегментация калориметра используется для характеристики развития ливня. Эти выборы в сочетании с измерениями dE / dx от отдельных полос в плоскостях кремниевого детектора позволяют идентифицировать электромагнитные ливни с очень высокой точностью ».
В течение 850 дней детекторы собирали данные и сравнивали их с результатами моделирования. Захваченные антипротоны сильно зависели от углового сбора, функции направленного отклика на орбитальной позиции спутника и от его ориентации относительно геомагнитного поля. «Было обнаружено, что все идентифицированные антипротоны, характеризуемые углом наклона около 90 градусов, вращаются вокруг силовых линий, отскакивают между точками зеркала, а также выполняют медленный продольный дрейф вокруг Земли для общей длины пути, равной нескольким радиусам Земли. » сказала команда. «Результаты PAMELA позволяют тестировать транспортные модели CR в земной атмосфере и существенно ограничивают предсказания на основе моделей запертых антипротонов, уменьшая неопределенности в отношении спектра производства антипротонов в магнитосфере Земли».
Оригинальная история Источник: Astrophysical Journal Newsletters.
