O espectro elétron mais pósitron medido pelo DAMPE. Crédito:colaboração DAMPE
O Explorador de Partículas de Matéria Escura (DAMPE, também conhecida como Wukong), a missão publicou seus primeiros resultados científicos em 30 de novembro em Natureza , apresentando a medição precisa do fluxo de elétrons de raios cósmicos, especialmente uma quebra espectral em ~ 0,9 TeV. Os dados podem lançar luz sobre a aniquilação ou decadência de partículas de matéria escura.
O DAMPE é uma colaboração de mais de cem cientistas, técnicos e estudantes de nove institutos na China, Suíça e Itália, sob a liderança do Observatório da Montanha Roxa (PMO) da Academia Chinesa de Ciências (CAS). A missão DAMPE é financiada pelos projetos prioritários de ciência e tecnologia em ciências espaciais da CAS.
DAMPE, O primeiro satélite astronômico da China, foi lançado do Centro de Lançamento de Satélites de Jiuquan da China para a órbita sincronizada com o Sol em 17 de dezembro, 2015. A uma altitude de cerca de 500 km, A DAMPE vem coletando dados desde uma semana após seu lançamento.
Em seus primeiros 530 dias de operação científica até 8 de junho deste ano, O DAMPE detectou 1,5 milhão de elétrons de raios cósmicos e pósitrons acima de 25 GeV. Os dados de elétrons e pósitrons são caracterizados por uma resolução de alta energia sem precedentes e baixa contaminação de fundo de partículas.
A Figura 1 mostra os primeiros resultados publicados na faixa de energia de 25 GeV a 4,6 TeV. Os dados espectrais na faixa de energia de 55 GeV-2.63 TeV preferem fortemente um modelo de lei de potência suavemente quebrado a um modelo de lei de potência único.
Uma comparação do espectro de elétron mais pósitron medido pelo DAMPE com outras medições publicadas. Crédito:colaboração DAMPE, do jornal Nature
O DAMPE detectou diretamente uma quebra espectral em ~ 0,9 TeV, com o índice espectral mudando de ~ 3,1 para ~ 3,9. A medição precisa do espectro de elétrons e pósitrons dos raios cósmicos, em particular a declinação do fluxo nas energias TeV, reduz consideravelmente o espaço de parâmetros de modelos, como pulsares próximos, remanescentes de supernova, e / ou candidatos para partícula de matéria escura que foram propostos para explicar a "anomalia de pósitron" revelada anteriormente por PAMELA e AMS-02, de acordo com FAN Yizhong, designer-chefe adjunto do sistema de aplicação científica do DAMPE.
"Junto com os dados dos experimentos de fundo de micro-ondas cósmicas, medições de raios gama de alta energia, e outros telescópios astronômicos, os dados DAMPE podem ajudar a esclarecer em última análise a conexão entre a anomalia de pósitron e a aniquilação ou decadência da matéria escura das partículas, "disse o FÃ.
Os dados também sugerem a presença de estrutura espectral entre energias de 1 e 2 TeV - um possível resultado de fontes próximas de raios cósmicos ou processos físicos exóticos. Ainda, mais dados são definitivamente necessários para explorar esse fenômeno.
O DAMPE registrou mais de 3,5 bilhões de eventos de raios cósmicos, com energias máximas de evento excedendo ~ 100 trilhões de elétronvolts (TeV). Espera-se que o DAMPE registre mais de 10 bilhões de eventos de raios cósmicos ao longo de sua vida útil - projetada para exceder cinco anos, dado o estado atual de seus instrumentos.
DArk Matter Particle Explorer (DAMPE, também conhecido como Wukong) Crédito:National Space Science Center, Academia Chinesa de Ciências
Mais estatísticas permitirão medições mais precisas do espectro de elétrons e pósitrons dos raios cósmicos de até ~ 10 TeV. Os cientistas também serão capazes de explorar características espectrais potencialmente geradas pela aniquilação / decadência de partículas de matéria escura ou fontes astrofísicas próximas, por exemplo., pulsares.
A Figura 2 compara os resultados dos espectros de elétrons e pósitrons de raios cósmicos do DAMPE e outros experimentos. Os resultados do DAMPE relatados aqui demonstram a capacidade única do DAMPE de explorar possíveis novas físicas e / ou novas astrofísicas na janela de energia TeV, graças à sua resolução de alta energia, grande aceitação instrumental, ampla cobertura de energia, excelente poder de separação elétron / próton, e longa vida útil.
O primeiro resultado científico da DAMPE é um marco para a colaboração internacional. A missão continuará a estudar raios cósmicos galácticos até ~ 10 TeV para elétrons / raios gama e centenas de TeV para núcleos, respectivamente. Espera-se que os dados DAMPE revelem novos fenômenos do universo na janela TeV.
