De första resultaten från det största och mest komplexa vetenskapliga instrumentet ombord på den internationella rymdstationen har gett spännande antydningar om naturens bäst bevarade partikelhemligheter, men en definitiv signal för mörk materia är fortfarande svårfångad. Medan AMS har upptäckt miljontals partiklar antimateria - med en avvikande pigg i positroner - kan forskarna ännu inte utesluta andra förklaringar, till exempel pulsars i närheten.
"Dessa iakttagelser visar att det finns nya fysiska fenomen," säger AMS: s huvudutredare Samuel Ting, "och huruvida det krävs mer data från en partikelfysik eller astrofysiskt ursprung. Under de kommande månaderna kommer AMS att kunna säga oss slutgiltigt om dessa positroner är en signal för mörk materia eller om de har något annat ursprung. ”
AMS fördes till ISS 2011 under den sista flygningen av rymdfärjan Endeavour, den näst sista skyttelflygningen. Experimentet på 2 miljarder dollar undersöker tiotusen kosmiska strålehits varje minut och söker ledtrådar i materiens grundläggande natur.
Under de första 18 månaderna av operationen samlade AMS in 25 miljarder evenemang. Det fann ett anomalt överskott av positroner i det kosmiska strålflödet - 6,8 miljoner är elektroner eller deras antimateriella motsvarighet, positroner.
AMS fann att förhållandet mellan positroner och elektroner stiger vid energier mellan 10 och 350 gigaelektronvoltar, men Ting och hans team sa att ökningen inte är tillräckligt skarp för att det slutgiltigt kan tillskrivas kollisioner med mörk materia. Men de fann också att signalen ser densamma ut över allt rymden, vilket kan förväntas om signalen berodde på mörk materia - de mystiska saker som tros hålla galaxer tillsammans och ge universum sin struktur.
Dessutom antyder dessa positroners energier att de kan ha skapats när partiklar av mörkt material kolliderade och förstörde varandra.
AMS-resultaten överensstämmer med resultaten från tidigare teleskop, som Fermi och PAMELA gammastråleinstrument, som också såg en liknande ökning, men Ting sa att AMS-resultaten är mer exakta.
Resultaten som släppts idag inkluderar inte de senaste tre månaderna med data som ännu inte har behandlats.
"Som den mest exakta mätningen av det kosmiska strålpositronflödet hittills visar dessa resultat tydligt kraften och kapaciteten hos AMS-detektorn," sade Ting.
Kosmiska strålar är laddade högenergipartiklar som genomsyrar utrymme. Ett överskott av antimateria i det kosmiska strålflödet observerades först för cirka två decennier sedan. Överskottets ursprung förblir emellertid oförklarligt. En möjlighet, förutsedd av en teori som kallas supersymmetri, är att positroner kan produceras när två partiklar av mörkt material kolliderar och förstörs. Ting sa att under de kommande åren kommer AMS att ytterligare förfina mätningens precision och klargöra beteendet hos positronfraktionen vid energier över 250 GeV.
Även om AMS hade i rymden och borta från jordens atmosfär - vilket tillåter instrumenten att få en konstant spärr av högenergipartiklar - under pressmöte, förklarade Ting svårigheterna med att driva AMS i rymden. "Du kan inte skicka en student för att gå ut och fixa det," sade han, men tilllade också att ISS: s solarrayer och avresa och ankomst av de olika rymdfarkosterna kan påverka värmefluktuationer som den känsliga utrustningen kan upptäcka. "Du måste övervaka och korrigera uppgifterna ständigt eller så får du inte korrekta resultat," sade han.
Trots att de registrerade över 30 miljarder kosmiska strålar sedan AMS-2 installerades på den internationella rymdstationen 2011, sa Ting att resultaten som släppts idag är baserade på endast 10% av de avläsningar som instrumentet kommer att leverera under sin livstid.
På frågan hur mycket tid han behöver för att utforska de onormala avläsningarna, sa Ting bara, "långsamt." Ting kommer dock enligt uppgift att tillhandahålla en uppdatering i juli på International Cosmic Ray Conference.
Mer information: CERNs pressmeddelande, teamets uppsats: Första resultatet från Alpha Magnetic Spectrometer på den internationella rymdstationen: Precisionsmätning av Positron-fraktionen i primära kosmiska strålar på 0,5–350 GeV
