Em 19 de maio, 2011, os astronautas usaram um braço robótico controlado remotamente para conectar um quase 17, Carga útil de 000 libras ao lado da Estação Espacial Internacional. Essa carga útil era o Espectrômetro Magnético Alfa, ou AMS-02, um experimento internacional patrocinado pelo Departamento de Energia dos Estados Unidos e pela NASA.

O AMS foi projetado para detectar raios cósmicos, partículas e núcleos altamente energéticos que bombardeiam a Terra do espaço. Desde a sua instalação, AMS coletou dados de mais de 90 bilhões de eventos de raios cósmicos, O líder do experimento, Sam Ting, relatou hoje em um colóquio na sede do experimento, Centro de pesquisa europeu CERN.

Ting, um Prêmio Nobel e Thomas Dudley Cabot Professor de Física no Instituto de Tecnologia de Massachusetts, compartilhou uma mistura de resultados novos e recentes durante sua palestra. Juntos, eles expressaram a mensagem persistente do experimento AMS:temos muito a aprender com os raios cósmicos.

Para um, os raios cósmicos podem nos dizer sobre o desequilíbrio entre matéria e antimatéria no universo.

Como as partículas de matéria e antimatéria são criadas em pares, os cientistas acham que o Big Bang deveria ter produzido metade de cada um. Mas esses parceiros iguais teriam aniquilado um ao outro, e não existiríamos.

A teoria geralmente aceita é que esse desequilíbrio surgiu graças a processos no universo muito jovem que favorecem a matéria em relação à antimatéria. Mas uma ideia alternativa é que uma grande quantidade de antimatéria ainda existe; apenas não teve a chance de colidir com nosso universo cheio de matéria.

Uma pista de que esse é o caso seria encontrar um núcleo de antimatéria na natureza.

Com a quantidade insignificante de antimatéria que existe em nosso universo, "é quase impossível fazer qualquer coisa maior do que um próton, "diz o investigador principal adjunto da AMS, Mike Capell, do MIT." Fazer com que a antimatéria colida em um antiélio ou núcleo de anticarbono não é muito provável. "

Os cientistas da AMS não afirmam ter detectado anti-hélio, mas eles anunciaram que não descartaram "alguns" eventos de candidatos.

"Dado o sucesso do modelo cosmológico padrão e a ausência de raios gama em interfaces hipotéticas de matéria-antimatéria, Eu acho que é muito improvável que houvesse galáxias inteiras feitas de antimatéria, "diz o astrofísico teórico Roger Blandford, do Instituto Kavli para Astrofísica e Cosmologia de Partículas, um instituto conjunto da Stanford University e SLAC National Accelerator Laboratory. "Mas é o tipo de investigação que ainda pode nos dar uma descoberta surpreendente."

Os raios cósmicos também podem nos dizer algo sobre a matéria escura, que nunca foi detectado diretamente.

Os raios cósmicos podem consistir em uma variedade de partículas, como elétrons ou suas contrapartes de antimatéria, pósitrons. Em medições anteriores, O AMS detectou um número surpreendente de pósitrons na extremidade superior de sua faixa de energia. É possível que colisões entre partículas de matéria escura tenham criado esse excesso de partículas de antimatéria.

Uma análise atualizada - esta usando quase o dobro do número de elétrons e pósitrons - continua a mostrar esse excesso. Mas a matéria escura não é a única causa possível, Blandford diz.

"Uma interpretação é que se está vendo a aniquilação de partículas de matéria escura, ", diz ele." Mas pode haver explicações igualmente razoáveis ​​associadas à astrofísica tradicional que podem fazer o mesmo tipo de sinal. "

Os pulsares são uma fonte alternativa particularmente difícil de descartar. Mas os cientistas da AMS prevêem que coletarão dados suficientes para discriminar melhor os modelos até 2024, Ting disse em sua apresentação.

Os raios cósmicos podem nos contar sobre sua história.

À medida que as partículas nos raios cósmicos se aproximam da velocidade da luz, o tempo efetivamente diminui para eles, como Albert Einstein previu em sua teoria da relatividade. Podemos ver evidências de dilatação do tempo nas vidas prolongadas de partículas que viajam perto da velocidade da luz.

Em um próximo resultado do AMS, os cientistas observam o quanto a vida útil dos isótopos de berílio se estende à medida que viajam em raios cósmicos. Com base nessa medição, eles estimam que os raios cósmicos que vemos em nossa galáxia têm cerca de 12 milhões de anos.

Os raios cósmicos podem nos dizer sobre o que eles passam em sua viagem à Terra.

Tanto a observação quanto a teoria têm um longo caminho a percorrer nesta área, Blandford diz. "Ambos estão em andamento e, apesar dos grandes avanços, ainda não entendemos como os raios cósmicos se propagam de suas fontes - principalmente remanescentes de supernovas - para a Terra. "

Quando os raios cósmicos entram em colisões, eles podem produzir raios cósmicos secundários, que são constituídos por ingredientes diferentes. Em um resultado publicado recentemente estudando a proporção de boro (encontrado apenas em raios cósmicos secundários) para carbono (encontrado em raios cósmicos primários) em diferentes energias, Os cientistas da AMS encontraram possíveis evidências de turbulência no caminho dos raios cósmicos para o nosso planeta - mas nada que explicasse o excesso de pósitrons.

Finalmente, os raios cósmicos podem nos dizer que não sabemos o que pensamos que sabemos.

Em uma análise não publicada, Os cientistas da AMS descobriram que suas medições dos espectros e proporções de diferentes núcleos - prótons, lítio e hélio - não se encaixou bem com as previsões. Isso pode significar que as suposições dos cientistas sobre os raios cósmicos precisam ser reexaminadas.

Os cientistas da AMS querem ajudar com isso. Eles planejam coletar dados de centenas de bilhões de raios cósmicos primários nos próximos anos, à medida que seu experimento continua sua órbita a cerca de 240 milhas acima da Terra.