PAMELA (скорочення від англ. Payload for Antimatter Matter Exploration and Light-nuclei Astrophysics, корисне навантаження для дослідження речовини антиматерії та астрофізики легких ядер) — модуль дослідження космічних променів, прикріплений до навколоземного супутника [en]. PAMELA був запущений 15 червня 2006 року і став першим супутниковим експериментом, присвяченим виявленню космічних променів, з особливим акцентом на тій їх частині, що складається з антиматерії — позитронів і антипротонів. Інші цілі експерименту включали довгостроковий моніторинг сонячної модуляції космічних променів, вимірювання енергетичних частинок від Сонця, електронів від Юпітера та частинок високих енергій в магнітосфері Землі. Також сподівалися, що він зможе виявити докази анігіляції темної матерії. Робота PAMELA була припинена в 2016 році, як і робота супутника «Ресурс-ДК1». Експеримент був експериментом CERN (RE2B).
Загальна інформація | |
---|---|
Дата запуску | 15 червня 2006 |
Запущено з | Байконур |
Засіб запуску | Союз-ФГ |
Тривалість місії | 3 роки (запланована), понад 9 років (досягнута) |
Маса | 470 кг |
Тип орбіти | квазіполярна еліптична навколоземна |
Висота орбіти | 604 км |
Орбітальний період | 94,02 хв |
Зовнішні посилання | |
Інтернет-сторінка | http://pamela.roma2.infn.it |
Розробка та запуск
PAMELA була найбільшим на той час пристроєм, створеним коллаборацією Wizard, яка включала Росію, Італію, Німеччину та Швецію і вже брала участь у багатьох дослідженнях космічних променів за допомогою супутників і повітряних култ, зокрема Fermi-GLAST.
Спочатку передбачалося, що місія триватиме 3 роки, однак апарат залишався в робочому стані протягом 10 років, продовжуючи збирати дані. Апарат коштував розробникам 32 млн доларів США.
PAMELA встановлена на зверненій вгору стороні російського супутника [en]. Супутник був запущений ракетою «Союз» з космодрому Байконур 15 червня 2006 року і вийшов на полярну еліптичну орбіту на висоті від 350 до 610 км з кутом нахилу 70°.
Дизайн
Апарат має висоту 1,3 м, загальну масу 470 кг і споживає потужність 335 Вт. Основним елементом приладу є спектрометр з постійними магнітами з кремнієвим мікросмужковим трекером. В його нижній частині знаходиться кремнієво-вольфрамовий калориметр, детектор нейтронів і сцинтилятор для розрізнення лептонів та адронів. Детектор з трьох шарів пластикових сцинтиляторів використовується для вимірювання швидкості та заряду частинки. Система сцинтиляторів, що оточують апарат, використовується для відхилення хибно позитивних результатів під час автономного аналізу.
Результати
Попередні дані, опубліковані в серпні 2008 року, вказували на надлишок позитронів у діапазоні 10–60 ГеВ. Вважається, що це можлива ознака анігіляції темної матерії: гіпотетичні WIMP можуть стикатися та анігілювати, утворюючи гамма-промені, частинки матерії та антиматерії. Іншим поясненням цього надлишку може бути утворення електрон-позитронних пар на пульсарах з подальшим прискоренням поблизу пульсара.
Дані за перші два роки були опубліковані в жовтні 2008 року в трьох статтях. Позитронний надлишок був підтверджений і зберігавсяся до енергій 90 ГеВ. Якце не дивно, надлишку антипротонів виявлено не було. Це не узгоджується з передбаченнями більшості моделей джерел темної матерії, в яких надлишки позитронів і антипротонів скорельовані.
Стаття, опублікована 2011 року, підтвердила попередні припущення про те, що пояс Ван Аллена може стримувати значний потік антипротонів, утворених взаємодією верхньої атмосфери Землі з космічними променями. Енергія антипротонів була виміряна в діапазоні 60-750 МеВ. Космічні промені, стикаючись з атомами у верхній атмосфері, створюють антинейтрони, які, у свою чергу, розпадаються, утворюючи антипротони. Вони були виявлені в найближчій до Землі частині поясу Ван Аллена. Коли антипротон взаємодіє з нормальною частинкою, обидва анігілюють. Дані PAMELA показали, що ці події анігіляції відбувалися в тисячу разів частіше, ніж можна було б очікувати за відсутності антиматерії. Дані, які свідчили про антиматерію, були зібрані в період з липня 2006 року по грудень 2008 року.
В липні 2014 року були опубліковані вимірювання потоку бору та вуглецю, важливі для пояснення трендів у частці позитронів в космічному випромінюванні.
Підсумковий документ про роботу PAMELA був опублікований у 2017 році.
Джерела помилок
Від 1 до 100 ГеВ PAMELA отримує в сто разів більше електронів, ніж антипротонів. При 1 ГеВ протонів у тисячу разів більше, ніж позитронів, а при 100 ГеВ — у десять тисяч разів більше. Тому для правильного визначення вмісту антиматерії критично важливо, щоб PAMELA могла відсіяти частинки звичайної матерії. Колаборація PAMELA стверджувала в «Ефективності відділення адронів від електронів електромагнітним калориметром PAMELA», що менше ніж один протон зі 100 000 здатний пройти відбір калориметра та бути помилково ідентифікованим як позитрон, коли енергія менше 200 ГеВ.
Співвідношення матерії до антиматерії в космічних променях з енергією менше 10 ГеВ, які досягають PAMELA з-за меж Сонячної системи, залежить від сонячної активності, зокрема від моменту 11-річного сонячного циклу. Команда PAMELA використала цей ефект, щоб пояснити розбіжність між своїми результатами для низьких енергій та результатами CAPRICE, HEAT і AMS-01, які були зібрані протягом половини циклу, коли сонячне магнітне поле мало протилежну полярність. Важливо відзначити, що ці результати узгоджуються з серією вимірювань позитронів та електронів, отриманих за допомогою AESOP, яка охоплює обидві полярності. Крім того, експеримент PAMELA суперечить попереднім заявам експерименту HEAT про позитронну аномалію в діапазоні від 6 до 10 ГеВ.
Примітки
- Vincenzo Buttaro (ред.). . Архів оригіналу за 31 грудня 2012. Процитовано 4 вересня 2009.
- Adriani, O та ін. (2018). Ten Years of PAMELA in Space. Rivista del Nuovo Cimento. 10 (2017): 473—522. arXiv:1801.10310. Bibcode:2018arXiv180110310A. doi:10.1393/ncr/i2017-10140-x.
- . The CERN Scientific Committees. CERN. Архів оригіналу за 13 червня 2019. Процитовано 20 січня 2020.
- RE2B/PAMELA : A Payload for Antimatter Matter Exploration and Light-nuclei Astrophysics. CERN. Процитовано 20 січня 2020.
- Casolino, M та ін. (2008). Launch of the Space experiment PAMELA. Advances in Space Research. 42 (3): 455—466. arXiv:0708.1808. Bibcode:2008AdSpR..42..455C. doi:10.1016/j.asr.2007.07.023.
- Brumfiel, Geoff (14 серпня 2008). Physicists await dark-matter confirmation. Nature. 454 (7206): 808—809. doi:10.1038/454808b. PMID 18704050.
- Cholis, Ilias; Finkbeiner, Douglas P; Goodenough, Lisa; Weiner, Neal (2009). The PAMELA Positron Excess from Annihilations into a Light Boson. Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. 2009 (12): 007. arXiv:0810.5344. Bibcode:2009JCAP...12..007C. doi:10.1088/1475-7516/2009/12/007.
- Casolino, M та ін. (2008). Two years of flight of the Pamela experiment: Results and perspectives. Journal of the Physical Society of Japan. 78: 35—40. arXiv:0810.4980. Bibcode:2009JPSJ...78S..35C. doi:10.1143/JPSJS.78SA.35.
- Adriani, O та ін. (2009). Observation of an anomalous positron abundance in the cosmic radiation. Nature. 458 (7238): 607—609. arXiv:0810.4995. Bibcode:2009Natur.458..607A. doi:10.1038/nature07942. PMID 19340076.
- Adriani, O. та ін. (2011). The Discovery of Geomagnetically Trapped Cosmic-Ray Antiprotons. The Astrophysical Journal Letters. 737 (2): L29. arXiv:1107.4882. Bibcode:2011ApJ...737L..29A. doi:10.1088/2041-8205/737/2/L29.
- Than, Ker (10 серпня 2011). Antimatter Found Orbiting Earth—A First. National Geographic Society. Процитовано 12 серпня 2011.
- Cowen, Ron (9 серпня 2011). . Science. Архів оригіналу за 24 October 2011. Процитовано 12 серпня 2011.
- Chung, Emily (8 серпня 2011). Antimatter belt surrounds Earth. CBC News. Процитовано 12 серпня 2011.
- Adriani, O та ін. (31 липня 2014). Measurement of Boron and Carbon Fluxes in Cosmic Rays with the Pamela Experiment. Astrophysical Journal. 791 (2): 93. arXiv:1407.1657. Bibcode:2014ApJ...791...93A. doi:10.1088/0004-637X/791/2/93.
- Cholis, Ilias; Hooper, Dan (24 лютого 2014). Constraining the origin of the rising cosmic ray positron fraction with the boron-to-carbon ratio. Physical Review D. 89 (4): 043013. arXiv:1312.2952. Bibcode:2014PhRvD..89d3013C. doi:10.1103/PhysRevD.89.043013.
Посилання
- Стара домашня сторінка експерименту PAMELA
- Домашня сторінка експерименту PAMELA
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
PAMELA skorochennya vid angl Payload for Antimatter Matter Exploration and Light nuclei Astrophysics korisne navantazhennya dlya doslidzhennya rechovini antimateriyi ta astrofiziki legkih yader modul doslidzhennya kosmichnih promeniv prikriplenij do navkolozemnogo suputnika en PAMELA buv zapushenij 15 chervnya 2006 roku i stav pershim suputnikovim eksperimentom prisvyachenim viyavlennyu kosmichnih promeniv z osoblivim akcentom na tij yih chastini sho skladayetsya z antimateriyi pozitroniv i antiprotoniv Inshi cili eksperimentu vklyuchali dovgostrokovij monitoring sonyachnoyi modulyaciyi kosmichnih promeniv vimiryuvannya energetichnih chastinok vid Soncya elektroniv vid Yupitera ta chastinok visokih energij v magnitosferi Zemli Takozh spodivalisya sho vin zmozhe viyaviti dokazi anigilyaciyi temnoyi materiyi Robota PAMELA bula pripinena v 2016 roci yak i robota suputnika Resurs DK1 Eksperiment buv eksperimentom CERN RE2B PAMELAZagalna informaciyaData zapusku15 chervnya 2006Zapusheno zBajkonurZasib zapuskuSoyuz FGTrivalist misiyi3 roki zaplanovana ponad 9 rokiv dosyagnuta Masa470 kgTip orbitikvazipolyarna eliptichna navkolozemnaVisota orbiti604 kmOrbitalnij period94 02 hvZovnishni posilannyaInternet storinkahttp pamela roma2 infn itRozrobka ta zapuskPAMELA bula najbilshim na toj chas pristroyem stvorenim kollaboraciyeyu Wizard yaka vklyuchala Rosiyu Italiyu Nimechchinu ta Shveciyu i vzhe brala uchast u bagatoh doslidzhennyah kosmichnih promeniv za dopomogoyu suputnikiv i povitryanih kult zokrema Fermi GLAST Spochatku peredbachalosya sho misiya trivatime 3 roki odnak aparat zalishavsya v robochomu stani protyagom 10 rokiv prodovzhuyuchi zbirati dani Aparat koshtuvav rozrobnikam 32 mln dolariv SShA PAMELA vstanovlena na zvernenij vgoru storoni rosijskogo suputnika en Suputnik buv zapushenij raketoyu Soyuz z kosmodromu Bajkonur 15 chervnya 2006 roku i vijshov na polyarnu eliptichnu orbitu na visoti vid 350 do 610 km z kutom nahilu 70 DizajnAparat maye visotu 1 3 m zagalnu masu 470 kg i spozhivaye potuzhnist 335 Vt Osnovnim elementom priladu ye spektrometr z postijnimi magnitami z kremniyevim mikrosmuzhkovim trekerom V jogo nizhnij chastini znahoditsya kremniyevo volframovij kalorimetr detektor nejtroniv i scintilyator dlya rozriznennya leptoniv ta adroniv Detektor z troh shariv plastikovih scintilyatoriv vikoristovuyetsya dlya vimiryuvannya shvidkosti ta zaryadu chastinki Sistema scintilyatoriv sho otochuyut aparat vikoristovuyetsya dlya vidhilennya hibno pozitivnih rezultativ pid chas avtonomnogo analizu RezultatiPoperedni dani opublikovani v serpni 2008 roku vkazuvali na nadlishok pozitroniv u diapazoni 10 60 GeV Vvazhayetsya sho ce mozhliva oznaka anigilyaciyi temnoyi materiyi gipotetichni WIMP mozhut stikatisya ta anigilyuvati utvoryuyuchi gamma promeni chastinki materiyi ta antimateriyi Inshim poyasnennyam cogo nadlishku mozhe buti utvorennya elektron pozitronnih par na pulsarah z podalshim priskorennyam poblizu pulsara Dani za pershi dva roki buli opublikovani v zhovtni 2008 roku v troh stattyah Pozitronnij nadlishok buv pidtverdzhenij i zberigavsyasya do energij 90 GeV Yakce ne divno nadlishku antiprotoniv viyavleno ne bulo Ce ne uzgodzhuyetsya z peredbachennyami bilshosti modelej dzherel temnoyi materiyi v yakih nadlishki pozitroniv i antiprotoniv skorelovani Stattya opublikovana 2011 roku pidtverdila poperedni pripushennya pro te sho poyas Van Allena mozhe strimuvati znachnij potik antiprotoniv utvorenih vzayemodiyeyu verhnoyi atmosferi Zemli z kosmichnimi promenyami Energiya antiprotoniv bula vimiryana v diapazoni 60 750 MeV Kosmichni promeni stikayuchis z atomami u verhnij atmosferi stvoryuyut antinejtroni yaki u svoyu chergu rozpadayutsya utvoryuyuchi antiprotoni Voni buli viyavleni v najblizhchij do Zemli chastini poyasu Van Allena Koli antiproton vzayemodiye z normalnoyu chastinkoyu obidva anigilyuyut Dani PAMELA pokazali sho ci podiyi anigilyaciyi vidbuvalisya v tisyachu raziv chastishe nizh mozhna bulo b ochikuvati za vidsutnosti antimateriyi Dani yaki svidchili pro antimateriyu buli zibrani v period z lipnya 2006 roku po gruden 2008 roku V lipni 2014 roku buli opublikovani vimiryuvannya potoku boru ta vuglecyu vazhlivi dlya poyasnennya trendiv u chastci pozitroniv v kosmichnomu viprominyuvanni Pidsumkovij dokument pro robotu PAMELA buv opublikovanij u 2017 roci Dzherela pomilokVid 1 do 100 GeV PAMELA otrimuye v sto raziv bilshe elektroniv nizh antiprotoniv Pri 1 GeV protoniv u tisyachu raziv bilshe nizh pozitroniv a pri 100 GeV u desyat tisyach raziv bilshe Tomu dlya pravilnogo viznachennya vmistu antimateriyi kritichno vazhlivo shob PAMELA mogla vidsiyati chastinki zvichajnoyi materiyi Kolaboraciya PAMELA stverdzhuvala v Efektivnosti viddilennya adroniv vid elektroniv elektromagnitnim kalorimetrom PAMELA sho menshe nizh odin proton zi 100 000 zdatnij projti vidbir kalorimetra ta buti pomilkovo identifikovanim yak pozitron koli energiya menshe 200 GeV Spivvidnoshennya materiyi do antimateriyi v kosmichnih promenyah z energiyeyu menshe 10 GeV yaki dosyagayut PAMELA z za mezh Sonyachnoyi sistemi zalezhit vid sonyachnoyi aktivnosti zokrema vid momentu 11 richnogo sonyachnogo ciklu Komanda PAMELA vikoristala cej efekt shob poyasniti rozbizhnist mizh svoyimi rezultatami dlya nizkih energij ta rezultatami CAPRICE HEAT i AMS 01 yaki buli zibrani protyagom polovini ciklu koli sonyachne magnitne pole malo protilezhnu polyarnist Vazhlivo vidznachiti sho ci rezultati uzgodzhuyutsya z seriyeyu vimiryuvan pozitroniv ta elektroniv otrimanih za dopomogoyu AESOP yaka ohoplyuye obidvi polyarnosti Krim togo eksperiment PAMELA superechit poperednim zayavam eksperimentu HEAT pro pozitronnu anomaliyu v diapazoni vid 6 do 10 GeV PrimitkiVincenzo Buttaro red Arhiv originalu za 31 grudnya 2012 Procitovano 4 veresnya 2009 Adriani O ta in 2018 Ten Years of PAMELA in Space Rivista del Nuovo Cimento 10 2017 473 522 arXiv 1801 10310 Bibcode 2018arXiv180110310A doi 10 1393 ncr i2017 10140 x The CERN Scientific Committees CERN Arhiv originalu za 13 chervnya 2019 Procitovano 20 sichnya 2020 RE2B PAMELA A Payload for Antimatter Matter Exploration and Light nuclei Astrophysics CERN Procitovano 20 sichnya 2020 Casolino M ta in 2008 Launch of the Space experiment PAMELA Advances in Space Research 42 3 455 466 arXiv 0708 1808 Bibcode 2008AdSpR 42 455C doi 10 1016 j asr 2007 07 023 Brumfiel Geoff 14 serpnya 2008 Physicists await dark matter confirmation Nature 454 7206 808 809 doi 10 1038 454808b PMID 18704050 Cholis Ilias Finkbeiner Douglas P Goodenough Lisa Weiner Neal 2009 The PAMELA Positron Excess from Annihilations into a Light Boson Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 2009 12 007 arXiv 0810 5344 Bibcode 2009JCAP 12 007C doi 10 1088 1475 7516 2009 12 007 Casolino M ta in 2008 Two years of flight of the Pamela experiment Results and perspectives Journal of the Physical Society of Japan 78 35 40 arXiv 0810 4980 Bibcode 2009JPSJ 78S 35C doi 10 1143 JPSJS 78SA 35 Adriani O ta in 2009 Observation of an anomalous positron abundance in the cosmic radiation Nature 458 7238 607 609 arXiv 0810 4995 Bibcode 2009Natur 458 607A doi 10 1038 nature07942 PMID 19340076 Adriani O ta in 2011 The Discovery of Geomagnetically Trapped Cosmic Ray Antiprotons The Astrophysical Journal Letters 737 2 L29 arXiv 1107 4882 Bibcode 2011ApJ 737L 29A doi 10 1088 2041 8205 737 2 L29 Than Ker 10 serpnya 2011 Antimatter Found Orbiting Earth A First National Geographic Society Procitovano 12 serpnya 2011 Cowen Ron 9 serpnya 2011 Science Arhiv originalu za 24 October 2011 Procitovano 12 serpnya 2011 Chung Emily 8 serpnya 2011 Antimatter belt surrounds Earth CBC News Procitovano 12 serpnya 2011 Adriani O ta in 31 lipnya 2014 Measurement of Boron and Carbon Fluxes in Cosmic Rays with the Pamela Experiment Astrophysical Journal 791 2 93 arXiv 1407 1657 Bibcode 2014ApJ 791 93A doi 10 1088 0004 637X 791 2 93 Cholis Ilias Hooper Dan 24 lyutogo 2014 Constraining the origin of the rising cosmic ray positron fraction with the boron to carbon ratio Physical Review D 89 4 043013 arXiv 1312 2952 Bibcode 2014PhRvD 89d3013C doi 10 1103 PhysRevD 89 043013 PosilannyaStara domashnya storinka eksperimentu PAMELA Domashnya storinka eksperimentu PAMELA