Руководитель исследовательской группы, лауреат Нобелевской премии Сэмюэл Тинг (Samuel Ting) из Массачусетского технологического института подчёркивает, что результаты работы AMS ещё не доказывают существование частиц тёмной материи, но и не опровергают их присутствие в космосе.
"Следы высокоэнергетических космических пучков мы можем объяснить и без тёмной материи. Но это и не значит, что мы обнаружили какие-то противоречия с первоначальной гипотезой о том, что эти частицы являются результатом распада частиц тёмной материи", — поясняет Тинг.
Споры учёных крутятся вокруг точного соотношения числа позитронов (частиц антиматерии) к сумме электронов (частиц материи) и позитронов. В апреле 2013 года физики проекта AMS подтвердили прежние сообщения о том, что энергия частиц оказалась выше примерно 8 гигаэлектронвольт (ГэВ) и соотношение выросло, несмотря на то, что энергия отдельных потоков электронов и позитронов падала.
Это увеличение относительного содержания позитронов может сигнализировать о присутствии в пучках частиц тёмной материи. Согласно большинству общепринятых теорий, позитроны и электроны при столкновении аннигилируют друг с другом для получения электронно-позитронных пар. Таким образом баланс электронов и позитронов в космических лучах был бы нарушен, поскольку обычный природный источник таких пучков, к примеру, сверхновая, производил бы намного больше материи, чем антиматерии.
Но и это объяснение не выглядит идеальным. Ещё до того, как физики AMS опубликовали данные о соотношении частиц, теоретики утверждали, что избыточные позитроны могут исходить от пульсаров, незамеченных прежде.
В ноябре 2013 года Эли Ваксман (Eli Waxman), астрофизик-теоретик из Института имени Вейцмана в Реховоте, Израиль, и его коллеги опубликовали новую гипотезу. Они утверждали, что избыточные позитроны могли быть результатом взаимодействия первичных космических лучей от остатков сверхновых с межзвёздной средой. Если это так, то позитроны являются просто вторичным продуктом без ныне заметного источника.
Тем не менее, команда AMS сообщает о двух новых фактах, которые полностью согласуются с гипотезой о том, что именно тёмная материя является источником высокоэнергетических пучков. Статья с отчётом вышла в журнале Physical Review Letters. Во-первых, утверждают учёные, по мере роста энергии, соотношение частиц поначалу выравнивается, после чего начинает падать при достижении энергетического уровня в 275 ГэВ, как и следовало ожидать в том случае, если этот избыток частиц был получен в результате столкновения частиц тёмной материи, поскольку первичная масса частицы установила бы верхний энергетических предел для порождённого позитрона.
Физики сообщают, что уравнивание соотношения будет соответствовать частице тёмной материи с массой в 1 тераэлектронвольт (ТэВ). Напомним, что благодаря известнейшему уравнению Эйнштейна масса и энергия могут быть измерены в одних единицах.
Во-вторых, учёные измерили спектры электронов и позитронов в индивидуальном порядке и обнаружили, что спектры имеют различные формы при увеличении энергии.
"Удивительно, что электроны и позитроны такие разные. Эта разница демонстрирует нам, что позитроны всё же не могут быть вторичными космическими лучами, произведёнными первичными пучками электронов, поскольку в таком случае спектры обоих частиц были бы аналогичны", — говорит Тинг.
Противники гипотезы Тинга сообщают, что погрешность при измерении соотношения электронов и позитронов при максимальных энергиях очень велика, поскольку столь высокоэнергетические частицы довольно редки в природе.
Разрешить спор об истинном источнике космических пучков вряд ли будет возможно при помощи одного лишь детектора AMS. Возможно, в ближайшие годы учёные объединят данные ведущих экспериментов по поиску тёмной материи и, наконец, разрешат загадку о таинственной космической силе.
|