גלאי AMS02
AMS02 (ראשי תיבות: Alpha Magnetic Spectrometer, ספקטרומטר אלפא מגנטי) הוא גלאי חלקיקים המותקן על תחנת החלל הבינלאומית. חוקרו הראשי של AMS02 הוא סמואל טינג, חתן פרס נובל לפיזיקה לשנת 1995.
הAMS02 נועד למדוד בעזרת קרניים קוסמיות ראיות לקיומו של חומר אפל בחלל. בעזרת מידע זה ניתן יהיה להבין טוב יותר את השלבים בהיווצרות היקום. בנוסף למטרה זו, מקווים כי ממצאי הגלאי יעזרו באחת השאלות הפתוחות אותה חוקרים, והיא לאן נעלם האנטי חומר ביקום.
סמואל טינג רוצה לאתר את חלקיקי החומר האפל בחלל על ידי זיהוי המסלול הנראה לעין, שהם עשויים להותיר אחריהם לעומת קבוצות מחקר שונות ברחבי העולם, החוקרות ומחפשות אחר החומר האפל על שטח כדור הארץ.
בשנת 1998, לאחר הטיסה של הAMS 01 החל סמואל טינג בפיתוח הAMS02. פיתוח הAMS02 כלל עבודה של 600 פיזיקאים, 56 מוסדות ו16 מדינות מאורגנות תחת מחלקת האנרגיה של ארצות הברית (DOE) (ביניהן דנמרק, צרפת, גרמניה, איטליה, פינלנד, פורטוגל, ספרד, שווייץ, הולנד טורקיה, סין, קוריאה, טיוואן, ארצות הברית ומקסיקו).
הגלאי AMS02 שוגר על גבי מעבורת לתחנת החלל הבינלאומית ב-16 במאי 2011. חדר הבקרה של הגלאי AMS02 נמצא במרכז לחקר פיזיקת חלקיקים- CERN, אשר נמצא בתקשורת ישירה לחדר הבקרה של תחנת החלל הבינלאומית.
תכונות
- משקל: 8500 ק"ג
- הספק : 2500 ואט
- משך המשימה העיקרית: 10 עד 18 שנים
- עוצמת השדה המגנטי: 1T (טסלה)
- נפח הגלאי: 64 מ"ק (ה-AMS02 לא גדול במיוחד בהשוואה לגלאים האחרים בסרן כמו גלאי ה-ATLAS שאורכו 44 מטר וקוטרו 22 מטר או הCMS שאורכו 15 מטר ורוחבו 15 מטר).
מבנה הגלאי AMS02
הספקטרומטר אלפא מגנטי מורכב מסדרה של גלאים, המשמשים כדי לקבוע מאפיינים שונים של קרינה וחלקיקים, כאשר הם עוברים דרכם. מבנה הAMS02 כולל מגנטים, מעקב כוכבים ו-GPS. בנוסף לכל אלו המכשיר כולל את הגלאים הבאים:
- גלאי מעבר קרינה (TRD-Transition Radiation Detector)- מזהה אלקטרונים ופוזיטרונים בין קרניים קוסמיות.
- זמן מערכת הטיסה (TOF-Time of Flight System) מזהיר תת-גלאים על כניסה של קרניים קוסמיות.
- מעקב מסיליקון (Tracker)- מזהה סימן של חלקיק טעון ומפריד חומר מאנטי חומר.
- טבעת הדמיה גלאי צ'רנקוב (Rich-Ring Imaging Cherenkov Detector)- מודדת בדיוק רב את מהירות הקרניים הקוסמיות.
- קלורימטר אלקטרומגנטי (ECAL- Electromagnetic Calorimeter)- מודד אנרגיה של אלקטרונים, פוזיטרונים וקרני y (קרני y או בשמם הנוסף- קרינת גמא. הקרינה נוצרת כתוצאה מתהליך שבו נפגשים חלקיק ואנטי חלקיק והופכים לחלקיקים השונים ממה שהיו במקור).
- אנטי צירוף מקרים (ACC-Anti Coincidence Counter)- דוחה קרנים קוסמיות החוצות את קירות המגנט
- מערכת יישור גשש (TAS-Tracker Alignment System)- בודקת את יציבות המעקב מסיליקון (הTracker).
- מכשירי חשמל Electronics-הופכים את האותות, שזוהו על ידי הגלאי למידע דיגיטלי.
איך זה עובד
קרינה קוסמית מורכבת מחלקיקים הנעים ביקום ומקורם בהתפוצצות של כוכבים, גלקסיות ואף השמש שלנו. כאשר קרינה זו מגיעה לגלאי הAMS02 היא עוברת בשכבותיו השונות. בעזרת האינטראקציה עם השכבות נוכל לקבל מידע על כל אחת מהן. מאינטראקציה עם השכבה הראשונה נוכל להסיק את המסה, המהירות והאנרגיה של כל חלקיק העובר בה. מאינטראקציה עם שכבה אחרת נוכל לקבל מידע על איזה מסלול עבר החלקיק בתוך בAMS02. בנוסף לכך בשכבה השנייה קיים מגנט הגורם לחלקיקים לנוע בדרך אחת או אחרת וכך אפשר לזהות אם החלקיק הוא חומר או אנטי חומר.
כל התהליך הזה קורה במהירות של ננו שנייה (שנייה שקולה ל-100,0000,000 ננו שניות).
גילויים של הAMS02
- ביולי 2012 אבחן הAMS02 יותר מ-18 ביליון קרניים קוסמיות.
- בשנים 2012–2013 אבחן המכשיר עודף של חלקיקי פוזיטרון, מעבר למצופה, שקיים סיכוי כי מקורם בחומר אפל (חומר שאינו מבצע אינטראקציה עם קרינה אלקטרומגנטית, כמו אור, ולכן אנו לא יכולים לראותו). ההנחה הרווחת היא, שכאשר חלקיק מסוים המרכיב את החומר האפל מתנגש עם עצמו, הוא מייצר קרינה, שמובילה לייצור פוזיטרונים. אך עם זאת קיומו של החומר האפל איננו ודאי משיקולים תיאורטים בתחום האסטרופיזיקה.
- באפריל 2015 דיווח ה-AMS02 על 300 מיליון אירועי פרוטונים (אירועי פרוטונים- פרוטונים הנפלטים מהשמש או נוצרים מהתפוצצות של כוכב מסוים ביקום).
