Wenn es um Planeten mit Ringen geht, kennen wir die Antwort: Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun. Neue Erkenntnisse aus dem PAMELA-Experiment zeigen jedoch, dass die Erde auch ein Ringsystem hat… Eines, das aus geomagnetisch eingefangenen Antiprotonen der kosmischen Strahlung besteht.
"Die Existenz eines signifikanten Flusses von Antiprotonen, die auf die Magnetosphäre der Erde beschränkt sind, wurde in mehreren theoretischen Arbeiten berücksichtigt." sagt Teamleiter O. Adriani vom Institut für Physik der Universität von Florenz. "Diese Antiteilchen entstehen in nuklearen Wechselwirkungen energetischer kosmischer Strahlen mit der Erdatmosphäre und reichern sich im geomagnetischen Feld in Höhen von mehreren hundert Kilometern an."
Das PAMELA-Experiment - kurz für Payload for Antimatter Exploration und Light-Nuclei Astrophysics - basiert auf einer internationalen Zusammenarbeit mit etwa 100 Physikern. Die hochmoderne Ausrüstung wurde entwickelt, um die Natur der Dunklen Materie, das offensichtliche Fehlen kosmologischer Antimaterie sowie den Ursprung und die Entwicklung der Materie in der Galaxie zu untersuchen. PAMELA nutzt ein Permanentmagnetspektrometer mit einer Vielzahl spezialisierter Detektoren und peitscht auf einer stark geneigten Umlaufbahn um die Erde.
"Die Satellitenumlaufbahn (70 Grad Neigung und 350–610 km Höhe) ermöglicht es PAMELA, eine sehr detaillierte Messung der kosmischen Strahlung in verschiedenen Regionen der Erdmagnetosphäre durchzuführen und Informationen über die Natur und die Energiespektren von Sub-Cutoff-Partikeln zu liefern." sagt Adriani. "Die Satellitenumlaufbahn verläuft durch die Südatlantikanomalie (SAA) und ermöglicht die Untersuchung von geomagnetisch eingeschlossenen Partikeln im inneren Strahlungsgürtel."
Von seinen Subdetektoren gab PAMELA eine Portion Antiprotonen aus, aber es war keine leichte Aufgabe. "Antiprotonen im ausgewählten Energiebereich vernichten sich wahrscheinlich im Kalorimeter und hinterlassen so eine klare Signatur." sagt das Team. „Die Längs- und Quersegmentierung des Kalorimeters wird genutzt, um die Duschentwicklung charakterisieren zu können. Diese Auswahl wird mit dE / dx-Messungen von einzelnen Streifen in den Siliziumdetektorebenen kombiniert, um die Identifizierung elektromagnetischer Duschen mit sehr hoher Genauigkeit zu ermöglichen. “
850 Tage lang sammelten die Detektoren Daten und verglichen sie mit Simulationen. Die eingefangenen Antiprotonen waren stark abhängig von der Winkelsammlung, der Richtungsantwortfunktion auf der Satellitenorbitalposition und ihrer Ausrichtung relativ zum Erdmagnetfeld. „Es wurde festgestellt, dass alle identifizierten Antiprotonen, die durch einen Nickwinkel nahe 90 ° gekennzeichnet sind, um Feldlinien spiralförmig sind, zwischen Spiegelpunkten springen und auch eine langsame Längsdrift um die Erde ausführen, wobei die Gesamtweglänge mehrere Erdradien beträgt. ” sagte das Team. "Mit den PAMELA-Ergebnissen können CR-Transportmodelle in der terrestrischen Atmosphäre getestet werden und Vorhersagen aus eingeschlossenen Antiprotonenmodellen erheblich eingeschränkt werden, wodurch Unsicherheiten hinsichtlich des Antiprotonenproduktionsspektrums in der Erdmagnetosphäre verringert werden."
Quelle der Originalgeschichte: Astrophysical Journal Newsletter.
