Una imagen de los RICOS, uno de los principales detectores utilizados por los investigadores. Crédito:CERN.
La colaboración del Espectrómetro Magnético Alfa (AMS), un gran grupo de investigadores del CERN y otros institutos de todo el mundo, ha presentado recientemente una serie de mediciones de precisión de las propiedades de los isótopos cósmicos de helio 3 El y 4 Él. Estas mediciones fueron recopiladas por el AMS, un espectrómetro ubicado en la Estación Espacial Internacional (ISS).
"El helio es uno de los elementos más abundantes en los rayos cósmicos, "Alberto Oliva, uno de los investigadores que realizó el estudio, dijo Phys.org. "Está compuesto por dos isótopos, el helio-4 y el helio-3 ".
Helio-4, o 4 Él, es un isótopo de helio que se produjo principalmente en los primeros tres minutos después del Big Bang y en la nucleosíntesis estelar, que es la creación de elementos químicos como resultado de reacciones de fusión nuclear dentro de las estrellas. Aceleradores astrofísicos, como ondas de choque de explosión de supernova, acelerar este isótopo a alta energía.
Helio-3 o 3 Él, por otra parte, generalmente se produce por la interacción de acelerados 4 Él isótopos con los materiales de nuestra galaxia. Identificar las diferencias entre la dependencia energética de 3 El y 4 Los isótopos permiten a los investigadores derivar propiedades generales de las fuentes, así como la aceleración y propagación de los rayos cósmicos en la Vía Láctea.
"Los núcleos de helio también pueden viajar distancias más largas con respecto a los núcleos más pesados, Dado que el helio es más compacto e interactúa menos con el material circundante, "Oliva dijo." Con helio, así podemos explorar las propiedades de los rayos cósmicos en un volumen galáctico mayor, con respecto a lo que se ha hecho tradicionalmente con núcleos más pesados como el boro y el oxígeno ”.
Una visualización de eventos de la señal que puede ser reconstruida por el detector RICH. Crédito:CERN.
La medición de isótopos de helio en el AMS requiere el uso de un rastreador de silicio, que determina el impulso del rayo cósmico entrante midiendo la desviación en el campo magnético del AMS, en combinación con la medición de la velocidad del sistema Time-Of-Flight (TOF) a baja energía o el contador Cherenkov Ring Imaging (RICH) a alta energía. Todos estos detectores también pueden medir el número atómico y separar el helio de otros núcleos.
"El TOF mide la velocidad de una partícula por el tiempo necesario para que la partícula pase a través de dos planos de centelleo separados por aproximadamente un metro, mientras que RICH mide la velocidad de una partícula mediante la detección del anillo de luz producido por partículas de alta energía que atraviesan el radiador RICH con una velocidad más rápida que la velocidad de la luz en ese medio, es decir, por el efecto Cherenkov, "Explicó Oliva.
Midiendo el impulso y la velocidad de forma independiente, el espectrómetro AMS puede separar con precisión 3 El y 4 Él isótopos, determinando sus espectros. En su estudio, Oliva y sus colegas presentaron las medidas recogidas por el espectrómetro AMS, que destacan las propiedades específicas de los dos isótopos de helio.
Los investigadores observaron que 3 El y 4 Los flujos de He exhiben variaciones casi idénticas con el tiempo y que la magnitud relativa de estas variaciones disminuye con el aumento de la rigidez. El espectrómetro AMS recogió las primeras mediciones de la dependencia de la rigidez del 3 Él/ 4 La relación de flujo y estas mediciones revelaron que la relación tiene una dependencia del tiempo a largo plazo, sin embargo, se vuelve independiente del tiempo por encima de 4GV.
"La medición que realizamos amplía el conocimiento de 3 El y 4 Él a energías más altas (un factor de dos más que los experimentos anteriores) y por primera vez pudimos observar que la relación en la rigidez de 3 El y 4 Sigue una simple ley de potencias, una observación que puede permitir la discriminación entre diferentes modelos de propagación de rayos cósmicos, ", Dijo Oliva." También pudimos ver que la actividad solar es capaz de afectar la 3 El y 4 El espectró de una manera diferente, un resultado que nunca antes se había visto ".
Las mediciones presentadas por Oliva y el resto de la colaboración de AMS proporcionan una nueva visión interesante sobre las propiedades de 3 El y 4 Él isótopos, lo que podría tener importantes implicaciones para la investigación astrofísica futura que investigue la producción y propagación de rayos cósmicos. Notablemente, estas mediciones revelaron que el 3 Él/ 4 La dependencia de la rigidez de la relación de flujo se puede describir mediante una sola ley de potencia, que está de acuerdo con los índices espectrales B / O y B / C a altas energías.
"El estudio de isótopos en rayos cósmicos (por ejemplo, protones, deuteron, litio-6 y litio-7, berilio-7, berilio-9 y berilio-10) explotando al máximo la potencia combinada de Tracker, TOF y RICH podrán contar muchas más cosas sobre la producción y propagación de los rayos cósmicos, así como los efectos provenientes de la modulación solar, "Dijo Oliva." Tal vez encontremos algo que no estamos esperando en absoluto, como sucede cuando vas donde ninguna otra medida ha llegado antes ".
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