Erste Ergebnisse vom AMS-Experiment auf der International Space Station

2013-04-04 Anton Rebhan

Das teilchenphysikalische AMS-Experiment, das 2011 auf der ISS installiert wurde, lieferte erste Resultate zu einem Positronen-Überschuss in hochenergetischer kosmischer Strahlung

Zwei Satelitenexperimente, PAMELA und FERMI hatten 2010 und 2012 das Energiespektrum von Positronen (den Antimaterie-Partnern von Elektronen) in der kosmischen Strahlung vermessen. Dabei wurde ein Anstieg bei Energien oberhalb 10 GeV gefunden, der nicht zu herkömmlichen Mechanismen für deren Entstehung durch astrophysikalische Prozesse passte. Man nahm bis dahin an, dass Positronen-Elektron-Paare durch hochenergetische Protonen in der kosmischen Strahlung erzeugt werden, wenn sie mit interstellaren Gas kollidieren. Der Anstieg bei hohen Energien passt allerdings nicht zu diesem Mechanismus, sodass Interessanteres dahinter stecken könnte, insbesondere Zerfallsprozesse der ominösen Dunklen Materie, nach der seit längerem gefahndet wird. Allerdings gibt es auch rein astrophysikalische Kandidaten für das beobachtete Phänomen, wie Paarerzeugung von Elektronen und Positronen in Pulsaren - Neutronensterne mit extrem starken elektromagnetischen Feldern. Dies wurde bislang von der Mehrheit der Physiker für die wahrscheinlichere Erklärung gehalten.

Das AMS-Experiment auf der International Space Station ist ein Teilchenphysikexperiment, das im Mai 2011 von NASA und CERN zusammen installiert wurde und das aus einem tonnenschweren Teilchendetektor besteht, der außen an der ISS befestigt ist. Nach 18 Monaten Datennahme konnten nun viel präzisere Messungen des Positronenspektrums präsentiert werden. Ein neuer Aspekt der Resultate ist nun, dass der Positronenüberschuss sehr gleichmäßig aus allen Richtungen zu kommen scheint. Falls Pulsare die Quelle sind, würde man eher eine unregelmäßige räumliche Verteilung erwarten. Dunkle Materie dagegen sollte in einem eher homogenen Halo um die Galaxie verteilt sind, und so passen die neuen Ergebnisse eher zu letzterer.

Die Messungen sollen noch etliche Jahre fortgeführt werden und somit wird die Zukunft zeigen, ob die Verteilung tatsächlich eine ist, die zu Dunkler Materie passt. Eine Entdeckung der Dunklen Materie selbst ist damit nicht möglich, aber es könnte die Richtung für andere Experimente weisen, wo direkt nach Dunkler Materie gesucht wird.

Link: First result from the AMS experiment


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