ПАМЕЛА – в търсене на антиматерията

Първият сателит, предназначен да открива тъмната материя и анти- материята беше изстрелян на 15ти юни, тази година от космодрума в Байконур. Предвижда се ПАМЕЛА (Payload for Antimatter and Light-nuclei Astrophysics - Сонда за Антиматерия и Лекоядрена Астрофизика) да прекара 3 години на орбита около Земята, на височина между 300 и 600 км.

Целта на сондата е да помогне на учените да натрупат повече информация за тъмната материя и антиматерията. Предполага се, че видимата материя, тази която можем да наблюдаваме с оптически уреди, представлява едва 5% от структурата на Вселената. Останалите около 95% са “заети” от тъмна материя и тъмна енергия. Антиматерията се намира в много малки количества, макар учените да предполагат, че по времето на Големият Взрив, създал Вселената, тя е била доста по-широко разпространена. Мисията на ПАМЕЛА ще бъде да улови космическите лъчи – потоците от високоенергийни частици, пристигащи от всички краища на Вселената и които постоянно бомбардират Земята. Сондата ще изпраща обратно на Земята данни за техните количества, енергия и характеристики.

Космическите лъчи, в по-голямата си част идват от далечните райони на Млечния път. Те се отделят при избухване на свърхнови звезди или пък са се образували в процеса на първичния ядрен синтез и пътуват напред-назад из галактиката, ограничени от нейното магнитно поле. Космическите лъчи пътуват в продължение на десетки милиони години, при което се ускоряват и почти достигат скоростта на светлината. Те са съставени от протони, електрони, атомни ядра, а дори и антиматерия. Сондата ще бъде в състояние да улови частиците на космическите лъчи с недостигана до момента прецизност. Тя ще може да прихване дори антипротони и позитрони - огледалните частици на протоните и електроните и основни градивни частици на антиматерията.

Досега опитите да се изследват космическите лъчи и по-специално античастиците, се ограничаваха до полетите с балони. За съжаление този род експерименти се проточват твърде дълго във времето и дават информация само за незначителна част от частиците, тъй като голяма част от космическите лъчи се поглъщат от земната атмосфера. Това е и причината поради, която е най-удачно подобен род експерименти да се провеждат в Космоса. В случая с антиматериятя, ПАМЕЛА ще осигури може би единствения начин тя да бъде изучавана извън лабораторни условия. Античастиците възникват, когато космическите лъчи, придвижвайки се с скорост близка до тази на светлината, се срещнат с частиците, изграждащи междупланетния газ. При срещата се отделя значително количество енергия и малък процент антиматерия. Сходни условия могат да се постигнат на Земята с помощта на специални апарати - ускорителите на частици. Тези устройства се използуват от учените за предвиждане на свойствата на субатомните частици, както и тяхното взаимодействие една със друга. Ускорител на частиците в Европа има в намиращия се в Берн, Швейцария, Център за Ядрени Изследвания (CERN - Organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire), чийто член е и България.

За сега експериментите с балони потвърждават резултатите от ускорителите, но за съжаление данните от тях не са много добри от статистическа гледна точка. За разлика от тях, ПАМЕЛА трябва да е достатъчно чувствителна, за да засече малките отделяния на античастици, което ще се получи при сблъсъка с частичките, изграждащи тъмната материя и известни като СВМЧ или WIMP (Слабо Взаимодействащи Масивни Частици, на английски - Weakly Interacting Massive Particle). Този вид частици не могат да бъдат произведени при земни условия, тъй кат високата им скорост трудно би могла да бъде пресъздадена в направените от човека ускорители. За това най-идеалното място за изучаването им би било Космоса – за космическите лъчи, скоростта не е проблем.

Проектът ПАМЕЛА започва още през 1995 година и се разработва от екипи руски и италиански учени, към които по-късно се присъединяват изследователи от Германия и Швеция. Волфган Мен, физик от Университета в Зийген, Германия, обяснява за списания Нейчър, че учените са предпочели да използуват помощта на руснаците, поради предлаганата от тях по-ниска цена за изстрелване на сондата – поне една десета по-ниска от тази, която би поискала НАСА.