AMS-detektorn ombord på ISS fann mer kosmisk strålning bestående av deuteroner än man förväntat

 

Deuterium (tungt väte) är en stabil isotop bestående av väte där atomkärnan innehåller en neutron utöver den proton som kännetecknar den vanliga väteisotopen protium. Deuterium utgör 0,0156 procent av vätet på jorden.

Kosmisk strålning förbryllar forskare. Den senaste analysen av data som samlats in av Alpha Magnetic Spectrometer (AMS) ombord på den internationella rymdstationen ISS har avslöjat ett överraskande överskott av kosmisk strålning bestående av deuterium vilket är atomkärnor som består av en proton och en neutron.

Upptäckten beskrivs i en artikel publicerad i Physical Review Letters och läggs till den växande listan över oväntade resultat från detektorn vid CERN där man  samlat in spår av mer än 238 miljarder kosmiska strålar av partiklar av skilda slag sedan den började samla in data 2011 från ISS (den internationella rymdstationen).

Partiklar av kosmisk strålning kan delas in i två huvudklasser: primära och sekundära. Primär kosmisk strålning bildas i kosmiska källor som supernovaexplosioner medan sekundär kosmisk strålning produceras i växelverkan mellan primär kosmisk strålning och det interstellära mediet (gasen och stoftet mellan stjärnorna).

I den senaste studien undersöktes inom AMS-samarbetet data från 21 miljoner kosmiska deuteroner som upptäckts från maj 2011 till april 2021. Genom att undersöka hur antalet, eller "flödet", av deuteroner varierar med partikelmoment över elektrisk laddning fann AMS-teamet överraskande egenskaper.

Deuteroner bildas på samma sätt som helium-3-kärnor, i kollisioner mellan primära helium-4-kärnor och andra kärnor i det interstellära mediet (rymden mellan stjärnorna). Om så verkligen är fallet bör flödesförhållandet mellan deuteron-helium och helium-4 likna flödesförhållandet mellan helium och helium-4.

Men det är inte vad man inom AMS upptäckt. AMS-data visar att dessa förhållanden skiljer sig markant över en styvhet på 4,5 gigavolt (GV), där förhållandet mellan deuteron-helium-4 och helium-4 faller mindre brant med styvheten än förhållandet helium-3-till-helium-4. Dessutom, och återigen mot förväntningarna, visar data att över en styvhet på 13 GV visar data att deuteronflödet är nästan identiskt med det för protoner som är primära kosmiska strålar.

För att uttrycka det enkelt har AMS hittat fler deuteroner än förväntat från kollisioner mellan primära helium-4-kärnor och det interstellära mediet.

– Det är ganska svårt att mäta deuteroner på grund av den stora kosmiska protonbakgrunden, beskriver Samuel Ting, talesperson för AMS. Våra oväntade resultat fortsätter att visa hur lite vi vet om kosmisk strålning. Med den kommande uppgraderingen av AMS för att öka dess acceptans med 300 % kommer AMS att kunna mäta all laddad kosmisk strålning med en procents noggrannhet och ge en experimentell grund för utvecklingen av en bättre teori om kosmisk strålning.

Bild https://ams02.space/detector Omedelbart efter installationen den 19 maj 2011 i form av en extern nyttolast på U.S. ISS National Laboratory startades AMS och började registrera och överföra data.