Hasil pertama dari Alpha Magnetic Spectrometer - berdasarkan pada 25 miliar peristiwa yang tercatat - merupakan koleksi terbesar partikel antimateri yang tercatat di ruang sejauh ini.
Tim internasional yang menjalankan Alpha Magnetic Spectrometer (AMS1) hari ini mengumumkan hasil pertama dalam pencariannya untuk materi gelap. Hasil yang dipresentasikan oleh juru bicara AMS, Profesor Samuel Ting dalam seminar di CERN2, akan dipublikasikan dalam jurnal Physical Review Letters. Mereka melaporkan pengamatan kelebihan positron dalam fluks sinar kosmik.
Hasil AMS didasarkan pada sekitar 25 miliar peristiwa yang direkam, termasuk 400.000 positron dengan energi antara 0,5 GeV dan 350 GeV, yang tercatat lebih dari satu setengah tahun. Ini merupakan kumpulan partikel antimateri terbesar yang tercatat di ruang angkasa.Fraksi positron meningkat dari 10 GeV ke 250 GeV, dengan data yang menunjukkan kemiringan kenaikan berkurang dengan urutan besarnya pada kisaran 20-250 GeV. Data juga tidak menunjukkan variasi yang signifikan dari waktu ke waktu, atau arah masuk yang diinginkan. Hasil ini konsisten dengan positron yang berasal dari penghancuran partikel materi gelap di ruang angkasa, tetapi belum cukup konklusif untuk mengesampingkan penjelasan lain.
Gambar komposit ini menunjukkan distribusi materi gelap, galaksi, dan gas panas di inti gugus galaksi penggabungan Abell 520, yang terbentuk dari tabrakan dahsyat gugusan galaksi raksasa. Kredit: NASA, ESA, CFHT, CXO, M.J. Jee (Universitas California, Davis), dan A. Mahdavi (Universitas Negeri San Francisco)
"Sebagai pengukuran paling tepat dari fluks positron sinar kosmik hingga saat ini, hasil ini menunjukkan dengan jelas kekuatan dan kemampuan detektor AMS," kata juru bicara AMS, Samuel Ting. "Selama beberapa bulan mendatang, AMS akan dapat memberi tahu kami secara meyakinkan apakah positron ini merupakan sinyal untuk materi gelap, atau apakah mereka memiliki asal lain."
Sinar kosmik bermuatan partikel berenergi tinggi yang menembus ruang. Eksperimen AMS, yang dipasang di Stasiun Luar Angkasa Internasional, dirancang untuk mempelajarinya sebelum mereka memiliki kesempatan untuk berinteraksi dengan atmosfer Bumi. Kelebihan antimateri dalam fluks sinar kosmik pertama kali diamati sekitar dua dekade lalu. Namun, asal dari kelebihan itu tetap tidak bisa dijelaskan. Satu kemungkinan, diprediksi oleh teori yang dikenal sebagai supersimetri, adalah bahwa positron dapat dihasilkan ketika dua partikel materi gelap bertabrakan dan memusnahkan. Dengan asumsi distribusi isotropik partikel materi gelap, teori-teori ini memprediksi pengamatan yang dilakukan oleh AMS. Namun, pengukuran AMS belum dapat mengesampingkan penjelasan alternatif bahwa positron berasal dari pulsar yang didistribusikan di sekitar bidang galaksi. Teori supersimetri juga memprediksi cut-off pada energi yang lebih tinggi di atas kisaran massa partikel materi gelap, dan ini belum diamati. Selama tahun-tahun mendatang, AMS akan semakin menyempurnakan ketelitian pengukuran, dan memperjelas perilaku fraksi positron pada energi di atas 250 GeV.
"Ketika Anda mengambil instrumen presisi baru ke dalam rezim baru, Anda cenderung melihat banyak hasil baru, dan kami berharap ini akan menjadi yang pertama dari banyak," kata Ting. “AMS adalah eksperimen pertama yang mengukur akurasi 1% di ruang angkasa. Tingkat ketelitian inilah yang memungkinkan kami untuk mengetahui apakah pengamatan positron kami saat ini memiliki asal-usul yang Gelap atau asal pulsar. ”
Materi gelap adalah salah satu misteri fisika terpenting saat ini. Menghitung lebih dari seperempat dari keseimbangan massa-energi alam semesta, ia dapat diamati secara tidak langsung melalui interaksinya dengan materi yang terlihat tetapi masih belum terdeteksi secara langsung. Pencarian materi gelap dilakukan dalam eksperimen yang dilakukan di luar angkasa seperti AMS, serta di Bumi di Large Hadron Collider dan serangkaian eksperimen yang dipasang di laboratorium bawah tanah yang dalam.
"Hasil AMS adalah contoh yang bagus dari saling melengkapi eksperimen di Bumi dan di luar angkasa," kata Direktur Jenderal CERN, Rolf Heuer. "Bekerja bersama-sama, saya pikir kita bisa yakin akan resolusi terhadap teka-teki dark matter dalam beberapa tahun mendatang."
Melalui CERN