عندما يتعلق الأمر بالكواكب ذات الحلقات ، فإننا نعرف الإجابة: المشتري وزحل وأورانوس ونبتون. لكن النتائج الجديدة من تجربة PAMELA تُظهر أن للأرض نظام حلقي أيضًا ... واحد يتكون من بروتينات مضادة للأشعة الكونية محاصرة مغناطيسيًا.
"تم النظر في وجود تدفق كبير من البروتونات المضادة المحصورة في الغلاف المغناطيسي للأرض في العديد من الأعمال النظرية." يقول قائد الفريق ، O. Adriani من قسم الفيزياء بجامعة فلورنسا. "يتم إنتاج هذه الجسيمات المضادة في التفاعلات النووية للأشعة الكونية النشطة مع الغلاف الجوي الأرضي وتتراكم في المجال المغنطيسي الأرضي على ارتفاعات عدة مئات من الكيلومترات".
تعتمد تجربة PAMELA - وهي اختصار لـ Payload لاستكشاف المادة المضادة والفيزياء الفلكية الخفيفة - على تعاون دولي يضم حوالي 100 فيزيائي. تم تصميم معداتها الحديثة للتحقيق في طبيعة المادة المظلمة ، والغياب الواضح للمادة المضادة الكونية وأصل المادة وتطورها في المجرة. من خلال استخدام مطياف مغناطيسي دائم مع مجموعة متنوعة من أجهزة الكشف المتخصصة ، تقوم PAMELA بالسياط حول الأرض في مدار مائل للغاية.
"يسمح مدار القمر الصناعي (بزاوية 70 درجة وارتفاع 350-610 كم) لـ PAMELA بإجراء قياس مفصل للغاية للإشعاع الكوني في مناطق مختلفة من الغلاف المغناطيسي للأرض ، وتوفير معلومات حول طبيعة أطياف الطاقة وجسيماتها الفرعية." يقول أدرياني. "يمر مدار الساتل عبر شذوذ جنوب المحيط الأطلسي (SAA) ، مما يسمح بدراسة الجسيمات العالقة مغناطيسيا في حزام الإشعاع الداخلي."
من أقسامها الفرعية ، عملت PAMELA على إعداد حصة من البروتونات المضادة ، لكنها لم تكن مهمة سهلة. "من المحتمل أن تبدد مضادات البروتونات في نطاق الطاقة المحدد داخل مقياس السعرات الحرارية ، مما يترك توقيعًا واضحًا." يقول الفريق. "يتم استغلال التجزئة الطولية والعرضية للسعرات الحرارية للسماح بتمييز نمو الدش. يتم دمج هذه الاختيارات مع قياسات dE / dx من شرائط فردية في طائرات كاشف السليكون للسماح بتحديد الدش الكهرومغناطيسي بدقة عالية جدًا. "
لمدة 850 يومًا ، جمعت أجهزة الكشف البيانات وقارنتها بالمحاكاة. كانت البروتونات المضادة المحصورة تعتمد بشكل كبير على التجميع الزاوي ، ووظيفة الاستجابة الاتجاهية على الموقع المداري للساتل وعلى اتجاهه بالنسبة للمجال المغنطيسي الأرضي. "تم العثور على جميع البروتونات المضادة المحددة ، والتي تتميز بزاوية ميل قريبة من 90 درجة ، تدور حول خطوط المجال ، وترتد بين نقاط المرآة ، وتؤدي أيضًا انجرافًا طوليًا بطيئًا حول الأرض ، لطول مسار إجمالي يصل إلى عدة أقطار نصف قطر الأرض. " قال الفريق. "تسمح نتائج PAMELA باختبار نماذج النقل CR في الغلاف الجوي الأرضي وتقييد التنبؤات بشكل كبير من نماذج البروتونات المحاصرة ، مما يقلل من عدم اليقين فيما يتعلق بطيف إنتاج البروتونات في الغلاف المغناطيسي للأرض."
مصدر القصة الأصلية: النشرات الإخبارية للفيزياء الفلكية.
