Uma imagem dos RICH, um dos principais detectores utilizados pelos pesquisadores. Crédito:CERN.
A colaboração do Alpha Magnetic Spectrometer (AMS), um grande grupo de pesquisadores do CERN e outros institutos em todo o mundo, apresentou recentemente uma série de medições de precisão das propriedades dos isótopos cósmicos de Hélio 3 Ele e 4 Ele. Essas medições foram coletadas pelo AMS, um espectrômetro localizado na Estação Espacial Internacional (ISS).
"O hélio é um dos elementos mais abundantes nos raios cósmicos, “Alberto Oliva, um dos pesquisadores que realizou o estudo, disse a Phys.org. “É feito por dois isótopos, o hélio-4 e o hélio-3. "
Hélio-4, ou 4 Ele, é um isótopo de hélio que foi produzido principalmente nos primeiros três minutos após o Big Bang e na nucleossíntese estelar, que é a criação de elementos químicos como resultado de reações de fusão nuclear dentro das estrelas. Aceleradores astrofísicos, como ondas de choque de explosão de supernova, acelere este isótopo para alta energia.
Hélio-3 ou 3 Ele, por outro lado, é geralmente produzido pela interação de acelerados 4 Ele faz isótopos com os materiais de nossa galáxia. Identificar as diferenças entre a dependência energética de 3 Ele e 4 Ele isótopos permite aos pesquisadores derivar propriedades gerais das fontes, bem como a aceleração e propagação dos raios cósmicos na Via Láctea.
"Os núcleos de hélio também podem viajar distâncias maiores em relação aos núcleos mais pesados, uma vez que o hélio é mais compacto e interage menos com o material circundante, - disse Oliva. - Com hélio, podemos, assim, explorar as propriedades dos raios cósmicos em um volume galáctico maior, com respeito ao que tem sido feito tradicionalmente com núcleos mais pesados como o boro e o oxigênio. "
Uma exibição de evento do sinal que pode ser reconstruída pelo detector RICH. Crédito:CERN.
A medição de isótopos de hélio no AMS requer o uso de um rastreador de silício, que determina o momento do raio cósmico incidente medindo a deflexão no campo magnético do AMS, em combinação com a medição de velocidade do sistema Time-Of-Flight (TOF) em baixa energia ou o contador de CHerenkov Ring Imaging (RICH) em alta energia. Todos esses detectores também podem medir o número atômico e separar o hélio de outros núcleos.
"O TOF mede a velocidade de uma partícula pelo tempo necessário para a partícula passar por dois planos de cintilação separados por cerca de um metro, enquanto RICH mede a velocidade de uma partícula pela detecção do anel de luz produzido por partículas de alta energia que atravessam o radiador RICH com uma velocidade mais rápida do que a velocidade da luz nesse meio, ou seja, pelo efeito Cherenkov, "Oliva explicou.
Medindo o momento e a velocidade de forma independente, o espectrômetro AMS pode separar com precisão 3 Ele e 4 Ele isótopos, determinar seus espectros. Em seu estudo, Oliva e seus colegas apresentaram as medições coletadas pelo espectrômetro AMS, que destacam propriedades específicas dos dois isótopos de hélio.
Os pesquisadores observaram que 3 Ele e 4 Os fluxos de He exibem variações quase idênticas com o tempo e que a magnitude relativa dessas variações diminui com o aumento da rigidez. O espectrômetro AMS coletou as primeiras medições da dependência da rigidez do 3 Ele/ 4 A razão do fluxo de He e essas medições revelaram que a razão tem uma dependência de longo prazo com o tempo, no entanto, torna-se independente do tempo acima de 4GV.
"A medição que realizamos amplia o conhecimento de 3 Ele e 4 Ele a energias mais altas (um fator de dois a mais que os experimentos anteriores) e pela primeira vez pudemos observar que a razão na rigidez de 3 Ele e 4 Ele segue uma lei de potência simples, uma observação que pode permitir a discriminação entre diferentes modelos de propagação de raios cósmicos, "Oliva disse." Também pudemos ver que a atividade solar é capaz de afetar o 3 Ele e 4 Ele especula de uma maneira diferente, um resultado nunca visto antes. "
As medições apresentadas por Oliva e o resto da colaboração AMS fornecem uma nova visão interessante sobre as propriedades de 3 Ele e 4 Ele isótopos, que poderia ter implicações importantes para futuras pesquisas astrofísicas investigando a produção e propagação de raios cósmicos. Notavelmente, essas medições revelaram que o 3 Ele/ 4 A dependência da rigidez da razão de fluxo de He pode ser descrita por uma única lei de potência, que está de acordo com os índices espectrais B / O e B / C em altas energias.
"O estudo de isótopos em raios cósmicos (por exemplo, próton, Deuteron, lítio-6 e lítio-7, berílio-7, berílio-9 e berílio-10) explorando no máximo a potência combinada do Rastreador, TOF e RICH serão capazes de dizer muito mais coisas sobre a produção e propagação de raios cósmicos, bem como efeitos provenientes da modulação solar, - disse Oliva. - Talvez encontremos algo que não esperamos, como acontece quando você vai onde nenhuma outra medição alcançou antes. "
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