Die kosmische Strahlung gibt den Wissenschaftlern wieder einmal Rätsel auf. Die neueste Analyse der vom Alpha Magnetic Spectrometer (AMS) an Bord der Internationalen Raumstation gesammelten Daten hat einen überraschenden Überschuss an kosmischer Strahlung aus Deuteronen ergeben. Deuteronen sind Atomkerne, die aus einem Proton und einem Neutron bestehen.
Die im Journal Physical Review Letters veröffentlichte Entdeckung ergänzt die wachsende Liste unerwarteter Ergebnisse des weltraumgestützten Detektors, der am CERN entwickelt wurde und seit Beginn der Datenerfassung im Jahr 2011 mehr als 238 Milliarden kosmische Strahlen verschiedener Teilchenarten nachgewiesen hat.
Die Teilchen der kosmischen Strahlung lassen sich in zwei Hauptklassen einteilen: primäre und sekundäre. Die primäre kosmische Strahlung entsteht in kosmischen Quellen wie Supernova-Explosionen, während die sekundäre kosmische Strahlung durch Wechselwirkungen zwischen der primären kosmischen Strahlung und dem interstellaren Medium entsteht.
In ihrer neuesten Studie untersuchte die AMS Collaboration Daten von 21 Millionen kosmischen Deuteronen, die zwischen Mai 2011 und April 2021 vom AMS registriert wurden. Das AMS-Team untersuchte, wie die Anzahl oder der “Strom” der Deuteronen mit der Rigidität (dem Teilchenimpuls gegenüber der elektrischen Ladung) variiert, und fand überraschende Eigenschaften.
Man vermutet, dass Deuteronen auf die gleiche Weise wie Helium-3-Kerne entstehen, nämlich durch Kollisionen zwischen primären Helium-4-Kernen und anderen Kernen im interstellaren Medium. Wenn dies tatsächlich der Fall ist, sollte das Flussverhältnis von Deuteronen zu Helium-4 jenem von Helium-3 zu Helium-4 ähneln.
Dies ist jedoch nicht das, was vom AMS beobachtet wurde. Im Gegensatz dazu zeigen die AMS-Daten, dass sich diese Verhältnisse oberhalb einer Rigidität von 4,5 Gigavolt (GV) deutlich unterscheiden, wobei das Deuteron/Helium-4-Verhältnis mit der Rigidität weniger steil abfällt als das Helium-3/Helium-4-Verhältnis. Darüber hinaus zeigen die Daten entgegen der Erwartungen, dass der Deuteronenfluss oberhalb einer Rigidität von 13 GV nahezu identisch mit dem von Protonen ist, die zu den primären kosmischen Strahlen gehören.
Vereinfacht ausgedrückt, hat das AMS-Instrument mehr Deuteronen gefunden als bei Kollisionen zwischen primären Helium-4-Kernen und dem interstellaren Medium erwartet wird.
“Die Messung von Deuteronen ist wegen des großen kosmischen Protonenhintergrunds recht schwierig”, sagte der AMS-Sprecher Samuel Ting. “Unsere unerwarteten Ergebnisse zeigen weiterhin, wie wenig wir über kosmische Strahlung wissen. Mit der bevorstehenden Aufrüstung von AMS, die seine Empfindlichkeit um 300 Prozent erhöht, wird AMS in der Lage sein, alle geladenen kosmischen Strahlen mit einer Genauigkeit von einem Prozent zu messen und eine experimentelle Grundlage für die Entwicklung einer genauen Theorie der kosmischen Strahlung zu liefern.”
(THK)
Antworten