Als het gaat om planeten met ringen, weten we het antwoord: Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus. Maar nieuwe bevindingen van het PAMELA-experiment laten zien dat de aarde ook een ringsysteem heeft ... Eentje die bestaat uit geomagnetisch gevangen kosmische straling antiprotons.
"Het bestaan van een aanzienlijke stroom antiprotonen die beperkt is tot de magnetosfeer van de aarde is in verschillende theoretische werken overwogen." zegt teamleider, O. Adriani van de afdeling Natuurkunde van de Universiteit van Florence. "Deze antideeltjes worden geproduceerd in nucleaire interacties van energetische kosmische straling met de terrestrische atmosfeer en hopen zich op in het geomagnetische veld op een hoogte van enkele honderden kilometers."
Het PAMELA-experiment - een afkorting van Payload for Antimatter Exploration and Light-nuclei Astrophysics - is gebaseerd op een internationale samenwerking met ongeveer 100 natuurkundigen. De ultramoderne apparatuur is ontworpen om de aard van donkere materie, de schijnbare afwezigheid van kosmologische antimaterie en de oorsprong en evolutie van materie in de melkweg te onderzoeken. Gebruikmakend van een permanente magneetspectrometer met een verscheidenheid aan gespecialiseerde detectoren, zwaait PAMELA rond de aarde in een sterk hellende baan.
"De satellietbaan (helling van 70 graden en 350-610 km hoogte) stelt PAMELA in staat om een zeer gedetailleerde meting van de kosmische straling in verschillende delen van de magnetosfeer van de aarde uit te voeren, en informatie te verschaffen over de aard en energiespectra van sub-cutoff deeltjes." zegt Adriani. "De satellietbaan gaat door de South Atlantic Anomaly (SAA), waardoor geomagnetisch gevangen deeltjes in de binnenste stralingsgordel kunnen worden bestudeerd."
Van zijn onderafdelingen heeft PAMELA een portie antiprotons opgediend, maar het was geen gemakkelijke klus. "Antiprotons in het geselecteerde energiebereik zullen waarschijnlijk binnen de calorimeter vernietigen, waardoor ze een duidelijke handtekening achterlaten." zegt het team. “De longitudinale en transversale segmentatie van de calorimeter wordt benut om de ontwikkeling van de douche te karakteriseren. Deze selecties worden gecombineerd met dE / dx-metingen van afzonderlijke strips in de silicium detectorvlakken, zodat elektromagnetische douches met een zeer hoge nauwkeurigheid kunnen worden geïdentificeerd. ”
Gedurende 850 dagen verzamelden de detectoren gegevens en vergeleken deze met simulaties. De opgesloten antiprotonen waren sterk afhankelijk van hoekverzameling, directionele responsfunctie op de satellietbaanpositie en van de oriëntatie ten opzichte van het geomagnetische veld. “Alle geïdentificeerde antiprotonen, gekenmerkt door een hellingshoek van bijna 90 graden, bleken rond veldlijnen te draaien, stuiteren tussen spiegelpunten en doen ook een langzame longitudinale drift rond de aarde, voor een totale padlengte die verschillende aardstralen bedraagt. " zei het team. "Met PAMELA-resultaten kunnen CR-transportmodellen worden getest in de terrestrische atmosfeer en worden de voorspellingen van opgesloten antiprotonmodellen aanzienlijk beperkt, waardoor onzekerheden met betrekking tot het antiprotonproductiespectrum in de magnetosfeer van de aarde worden verminderd."
Oorspronkelijke verhaalbron: Astrophysical Journal Newsletters.
