Китайский спутник "DAMPE" может пролить свет на исследования темной материи

Ноя 30, 2017 Леонид Гляделов

Новости космоса:

Первые научные результаты о исследовании частиц темной материи, с исследовательского спутника (DAMPE, также известный как Wukong) , опубликовали 30 ноября в Nature, представляя точное измерение потока электронов космических лучей, особенно спектральный разрыв при ~ 0,9 ТэВ.
Данные могут пролить свет на аннигиляцию или распад темной материи частицы.

DAMPE - это результат сотрудничество более ста ученых, техников и студентов в девяти институтах в Китае, Швейцарии и Италии под руководством обсерватории в Цзыцзиньшань (Purple Mountain Observatory) Академии наук Китая (CAS). Миссия DAMPE финансируется за счет стратегических, приоритетных, научно-технических проектов в области космической науки CAS.

Подробнее:

DAMPE , первый астрономический спутник Китая, был запущен из китайского центра запуска Jiuquan Satellite Launch Center на солнечно-синхронную орбиту 17 декабря 2015 года. На высоте около 500 км DAMPE собирает данные, уже через неделю после запуска.
В первые 530 дней научной работы, до 8 июня этого года, DAMPE обнаружила 1,5 миллиона электронов космических лучей и позитронов выше 25 ГэВ. Данные электронов и позитронов характеризуются беспрецедентно высоким разрешением энергии, и низким содержанием фонового загрязнения частиц.

На рисунке 1 показаны первые опубликованные результаты в диапазоне энергий от 25 ГэВ до 4,6 ТэВ.

DAMPE непосредственно обнаружил спектральный разрыв при ~ 0,9 ТэВ с изменением спектрального индекса от ~ 3,1 до ~ 3,9. Точное измерение из лучей электронов и позитронов космического спектра, в частности, поток склонения в области энергий Т, значительно сужает пространство параметров моделей, такие как близлежащие пульсары, остатки сверхновых, и / или кандидаты для частиц темной материи, которые были предложены для учета «аномалия позитронов», ранее показанная PAMELA и AMS-02, по словам FAN Yizhong, заместителя главного конструктора научно-прикладной системы DAMPE.

«Вместе с данными космических экспериментов с микроволновым фоном, измерениями гамма-излучения высокой энергии и другими астрономическими телескопами, данные DAMPE могут помочь в конечном счете прояснить связь между аномалией позитронов и аннигиляцией, или распадом частиц темной материи», - сказал FAN.
Данные также намекают на наличие спектральной структуры между энергиями 1 и 2 ТэВ - возможный результат соседних источников космических лучей или экзотических физических процессов. Тем не менее, для изучения этого явления требуется определенная информация.
DAMPE зарегистрировал более 3,5 млрд. единиц космических лучей с максимальной энергией, превышающей ~ 100 триллионов электронвольт (ТэВ). Ожидается, что DAMPE зафиксирует более 10 миллиардов единиц космических лучей в течение срока его использования, который, как ожидается, превысит пять лет с учетом текущего состояния его приборов.

Более подробная статистика позволит более точно измерить спектр электронов и позитронов космических лучей до ~ 10 ТэВ. Ученые также смогут исследовать спектральные особенности, потенциально генерируемые аннигиляцией / распадом частиц темной материи, или близкими астрофизическими источниками, например пульсарами.

На рисунке 2 сравниваются результаты спектров электронов и позитронов космических лучей от DAMPE и других экспериментов. Представленные здесь результаты DAMPE демонстрируют уникальную способность исследовать возможную новую физику, и / или новую астрофизику в энергетическом окне ТэВ, благодаря ее высокому энергетическому разрешению, большому инструментальному восприятию, широкому охвату энергией, превосходной мощности разделения электронов и протонов, и длительный срок службы.
Первый научный результат полученный спутником DAMPE является важной вехой для международного сотрудничества. Миссия будет продолжать изучать галактические космические лучи до ~ 10 ТэВ для электронов / гамма-лучей и сотни ТэВ для ядер соответственно. Ожидается, что данные DAMPE откроют новые явления вселенной в окне ТэВ.