The Alpha Magnetic Spectrometer (AMS) collaboration has today presented its latest results. These are based on the analysis of 41 billion particles detected with the space-based AMS detector aboard the International Space Station. The results, presented during a seminar at CERN, provide new insights into the nature of the mysterious excess of positrons (antielectrons) observed in the flux of cosmic rays. The findings are published today in the journal Physical Review Letters.
The AMS experiment is able to map the flux of cosmic rays with unprecedented precision and in the results published today, the collaboration presents new data at energies never before recorded. The AMS collaboration has analysed 41 billion primary cosmic-ray events among which 10 million have been identified as electrons and positrons. The distribution of these events in the energy range of 0.5 to 500 GeV shows a well-measured increase of positrons from 8 GeV with no preferred incoming direction in space. The energy at which the positron fraction ceases to increase has been measured to be 275±32 GeV.
This rate of decrease after the “cut-off energy” is very important to physicists as it could be an indicator that the excess of positrons is the signature of dark-matter particles annihilating into pairs of electrons and positrons. Although the current measurements could be explained by objects such as pulsars, they are also tantalizingly consistent with dark matter particles with mass of the order of 1 TeV. Different models on the nature of dark matter predict different behaviour of the positron excess above the positron fraction expected from ordinary cosmic ray collisions. Therefore, results at higher energies will be of crucial importance in the near future to evaluate if the signal is from dark matter or from a cosmic source.
Nikhef-reacties op het nieuws
"Dit nieuwe AMS-resultaat geeft een fantastisch precieze meting van het spectrum van positronen, de anti-deeltjes van elektronen, over een groot energiebereik," zegt Prof. Sijbrand de Jong, programmaleider van het kosmische stralingsprogramma op Nikhef en hoogleraar aan de Radboud Universiteit Nijmegen, "Met deze data kunnen de modelbouwers aan de slag om een nog gedetailleerder beeld te maken van de bronnen van kosmische straling en hun interactie terwijl ze door onze melkweg zwerven."
"Ik ben erg verheugd met dit nieuwe resultaat van AMS," zegt Nikhef-ingenieur Bart Verlaat, die nauw betrokken was bij de ontwikkeling van het CO2 koelsysteem van de Silicon Tracker van AMS. "Voor de metingen gedaan in het hoge-energiespectrum is een grote temperatuurstabiliteit nodig van de Silicon Tracker, de detector die het onderscheid meet tussen materie en antimaterie. De stabiele werking van ons koelsysteem heeft hier een belangrijke bijdrage aan geleverd. Na drie jaar in de ruimte is gebleken dat ons systeem de Tracker over een lange termijn kan stabiliseren binnen 2’C, dit ondanks de grote temperatuurverschillen waaraan AMS is blootgesteld door de continue veranderende exposure ten opzichte van de zon en de koude ruimte."
Link naar het persbericht op de CERN website
AMS marks one year in space (juli 2012)
Link naar eerder gepubliceerd artikel over de Nikhef-bijdrage aan AMS (in Nederlands) (april 2011)