Antimaterie-Jagd Experiment bereit für Weltraum-Mission

Eine innovative Experiment Jagd auf Antimaterie Galaxien und dunkler Materie, der sehr knapp ausfiel ist endlich bereit, Reise in den Orbit an Bord der nächsten, letzten Space-Shuttle-Mission.

Das ehrgeizige Alpha Magnetspektrometer ist ein mehr als 15.000 Pfund (6.900-Kilogramm) Gerät auf der Suche nach kosmischen Strahlen — hochenergetischen geladenen Teilchen aus dem Weltraum. Das fast $ 2 Milliarden Experiment fahren zur internationalen Raumstation ISS auf dem Shuttle Endeavour am Freitag (29. April).

Das Instrument wird eine fast 4.200 Pfund (1.900 kg) Permanent-Magnet, ein starkes, gleichmäßiges Magnetfeld erzeugen mehr als 3.000 Mal intensiver als das der Erde beschäftigen. Dies lenkt kosmische Strahlung, so dass eine Batterie von Detektoren kann ihre Eigenschaften, z. B. kostenlos und Geschwindigkeit, analysieren und ihre Ergebnisse zur Erde beamen. [Video: Sichtung durch den kosmischen Sand für die dunkle Materie]

Aber während die Alpha Magnetic Spectrometer große Entdeckungen im Bereich der Astrophysik verspricht, gerade erst das Instrument auf der Startrampe war eine Herausforderung.

Nach dem 2003 Columbia Shuttle Unfall abgebrochen NASA zunächst die Mission, die das Spektrometer zur Raumstation liefern würde. Die Mission wurde wiederhergestellt, nach erheblichen Lobbyarbeit von Gesetzgeber und Wissenschaftler. Im vergangenen Jahr ersetzt Ingenieure den großen Magneten an das Spektrometer durch eine länger anhaltende, mehr Wissenschaft aus dem Instrument bis zum Jahr 2020, das erwartete Ende Leben der Raumstation zu bekommen. [Fotos: Shuttle Endeavour letzte Mission]

"Es dauerte 17 Jahre und 600 Physiker aus 16 Ländern, diese bekommen weit – es wurde eine große internationale Anstrengungen" Nobel Laureatus Samuel Ting, principal Investigator für die Alpha Magnetic Spectrometer sagte SPACE.com. "Wir haben geprüft und überprüft alles, um sicherzustellen, dass es richtig ist." Jetzt sind wir nur darauf warten, es zu starten."

Die Jagd nach der kosmischen Strahlung und Antimaterie

Kosmische Strahlung kann bis zu mehrere Millionen Mal packen, die, denen mehr Energie als alle künstlichen Teilchenbeschleuniger in der Lage ist. Als solche können sie Details über das Universum offenbaren, die kein Experiment auf der Erde könnte. Durch die Analyse der kosmischen Strahlung, hoffen Forscher, die Alpha Magnetic Spectrometer könnte helfen, lösen eine Reihe von der Wissenschaft am meisten verblüffende Geheimnisse, wie ob Antimaterie Galaxien existieren und was dunkle Materie besteht.

Eines der verwirrendsten Fragen in der Physik ist, warum Angelegenheit scheint den bekannten Kosmos zu beherrschen, als der gleiche Teile Materie und Antimaterie sein Spiegelbild gemacht werden sollte, und es kann sein, dass Antimaterie in großen Mengen im Universum vorhanden ist. Wenn die Alpha Magnetic Spectrometer Anti-Helium oder schwerer Antimaterie Elemente, die starken Beweis von Antimaterie Galaxien werden könnte erkennt, könnte als solche große Bits von Antimaterie wahrscheinlich nur von Antimaterie-Stars erfolgen.

Ein weiteres Rätsel ist die Natur der ungesehenen, noch unbekannten dunklen Materie etwa 85 Prozent aller Materie im Universum, macht die Wissenschaftler wissen existiert, weil die Schwerkraft hat man am Galaxien. Einer der führenden Kandidaten für die dunkle Materie ist ein Partikel bekannt als die Neutrinos. Wenn Neutralinos vorhanden, wenn sie miteinander kollidieren, sollten sie eine große Anzahl von hochenergetischen Anti-Elektronen abgeben, die die Alpha Magnetic Spectrometer erkennen kann.

Neben bekannten Geheimnisse in der Wissenschaft zu erforschen, "Dies ist das erste Mal, wir kosmische Strahlung im Weltraum über einen langen Zeitraum mit sehr hoher Genauigkeit, studieren so dass wir einen neuen Bereich eingegeben haben, wo wir wirklich nicht wissen, was wir finden," Ting sagte.

Eine $ 2 Milliarden Space Experiment wird geboren

Die Alpha Magnetic Spectrometer wurde erstmals 1994 von Ting und seinen Kollegen konzipiert. Ziel ist, kosmische Strahlung im Weltraum zu studieren wie die Erdatmosphäre ein Hindernis ist für die Untersuchung von ihnen auf dem Boden. [Verrückte Physik: die coolsten kleine Partikel in der Natur]

"Im Raum, es gibt zwei Arten von Partikeln. Man muss keine Gebühr, nämlich Licht strahlen und Neutrinos und traditionell, im letzten Jahrhundert unser Verständnis über den Weltraum stützt sich auf Studie davon aus vielen, vielen Teleskopen im Weltraum und am Boden,"Ting sagte. "Wenn es darum geht, geladene Teilchen wie kosmische Strahlung,"weil sie eine Ladung tragen, sie Masse müssen, und weil sie Masse haben, sie in der Erdatmosphäre absorbiert, bekommen also du daher habe Raum musst zu betrachten."

Die elektrische Ladung auf geladene Teilchen die Untersuchung erfordert ein Magnet. Ursprünglich wollte die Alpha Magnetic Spectrometer fliegen mit einem supraleitenden Magneten, die für drei Jahre, bis die flüssige Helium benötigt, um es kühl zu halten lief dauern würde.

"Wenn wir den supraleitenden Magneten in einer thermischen Vakuumkammer Raum simuliert getestet, wir fanden es nur für drei Jahre, bevor es mussten seine flüssige Helium befüllt, und es wirklich keine Möglichkeit gibt dazu ohne das Space Shuttle, die beendet wurde, betrieben werden könnte", erklärt Ting.

Eher als die Alpha Magnetspektrometer mit einem supraleitenden Magneten nur drei Jahre lang betreiben "und ein Museumsstück geworden", sagte Ting, beschlossen sie, gehen Sie mit einem Permanentmagneten, die tatsächlich auf einem 1998 Shuttle-Flug flog.

Obwohl der Permanentmagnet schwächer als die supraleitenden ist — im Wesentlichen damit 30 Prozent weniger empfindlich – Präsident Barack Obama verlängert das Leben von der internationalen Raumstation bis mindestens 2020 statt Herunterfahren nach unten etwa 2015, effektiv Gewährung des Experiments sechs Mal so viel Zeit um zu erfassen, "so haben Sie einen enormen Gewinn", Ting erklärt.

Genehmigungsvoraussetzungen für das Projekt ist ein harter Kampf gewesen.

In der Tat abgebrochen NASA ursprünglich die Shuttle-Mission, um das Gerät an die internationale Raumstation nach der 2003 Columbia Shuttle-Katastrophe liefern. Förderung für seinen Flug nach oben, später Kongress zugestimmt.

"Viele führende Wissenschaftler und wichtigen politischen Führer im Senat und sprach sich für die Alpha Magnetic Spectrometer", sagte Ting. "Die Idee ist, dass wenn Bau der internationalen Raumstation $ 100 Milliarden Kosten, es sollte wirklich ein gutes wissenschaftliches Projekt gibt."

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Diese Geschichte wurde von SPACE.com, eine Schwester Website LiveScience bereitgestellt.