Различие между теоретическими положениями астрофизики и данными, которые ученые получают в ходе наблюдений, часто объясняются существованием особого вещества – антиматерии.
Согласно одной из теорий, 83 процента частиц во Вселенной уравновешены сопоставимым количеством своих зеркальных двойников, обладающих той же массой и спином вращения, но отличающихся рядом других параметров, например зарядом или квантовым числом.
Существование античастиц доказано серией теоретических расчетов в начале XX века, а впоследствии большинство из них удалось наблюдать в ходе экспериментов. Для дальнейшего изучения этого необычного класса частиц используются в том числе и ускорители, включая Большой адронный коллайдер.
Вместе с тем все без исключения ускорители частиц обладают поистине колоссальными размерами и потребляют огромное количество электроэнергии.
Постройка каждого из них превращается в грандиозный проект, требующий серьезных финансовых вложений.
В то же время в космосе существуют все необходимые условия для работы детектора частиц без ускоряющей части. Этому способствует естественное космическое излучение, которое способно разгонять составляющее его частицы до энергии 100 миллионов электро-вольт.
Эта мощность гораздо меньше той, что могут развивать большие ускорители. Однако для ее поддержания не требуется никаких затрат энергии. Общая потребляемая мощность уже созданного космического детектора, носящего имя Alpha Magnetic Spectrometer (AMS), составляет всего 2,5 киловатта.
Большую часть этой энергии потребляет суперкомпьютер из 650 процессоров. В его задачи входит анализ и передача на Землю обработанных данных о массе, энергии и электрическом заряде пролетающих через AMS частиц.
Но 2,5 киловатта не могут быть получены из пары стандартных солнечных батарей. Поэтому конструкторам пришлось отказаться от идеи разместить AMS в виде отдельного независимого спутника.
Рейс шаттла доставит анализатор частиц на МКС, где он будет пристыкован как отдельный отсек. Вырабатываемая энергоустановками космической станции мощность в 100 киловатт в настоящее время не расходуется полностью, поэтому новый агрегат не сильно изменит энергетический баланс МКС.
Кроме простого и методичного освидетельствования пролетающих частиц космического излучения, AMS сможет определять и целые антигалактики, вещество которых имеет зеркальные характеристики по отношению к известной нам материи.
Обнаружение таких объектов Вселенной еще десяток лет назад казалось невероятным, однако современные исследования позволяют сделать это.
Поскольку антиматерия во многом похожа на обычное вещество, то визуально отличить антигалактику от галактики не представляется возможным. Вместе с тем, они должны излучать в космос ряд простейших элементов вроде антигелия. Именно на обнаружение этого вещества и настроен AMS.
Ученые не исключают, что некоторая доля античастиц образуется и существует в пределах Солнечной системы. Однако их количество незначительно, а, кроме того, они не образуют стабильных соединений.
Поэтому астрофизики уверены: любой зеркальный атом, обнаруженный на орбите Земли, окажется пришельцем из антигалактики.
На орбите уже около года трудится другой зонд, занятый поисками антигелия – итальянский спутник PAMELA. Но AMS сможет исследовать пролетающие частицы в 200 раз эффективнее своего предшественника.
Его вычислительные мощности настолько велики, что профессор Массачусетского технологического института и Нобелевский лауреат Сэмюель Тинг (которому принадлежит идея создания AMS) уверен: если новый анализатор не найдет ничего, то это значит, что в радиусе 100 мегапарсеков от Земли нет ни одной антигалактики. А это ни больше ни меньше, чем граница видимой человеку части Вселенной.
Еще одной задачей, которую ученые возлагают на AMS, является поиск темной материи. Теория гласит, что это вещество образовано особыми элементарными частицами – нейтралино, при столкновении которых образуется большое число высокоэнергетических позитронов. Если AMS сможет обнаружить потоки подобных частиц, то это станет косвенным доказательством существования темной энергии.
Павел Урушев
