El espectro de electrones más positrones medido por DAMPE. Crédito:colaboración DAMPE
El Explorador de partículas de materia oscura (DAMPE, también conocida como Wukong) publicó sus primeros resultados científicos el 30 de noviembre en Naturaleza , presentando la medición precisa del flujo de electrones de rayos cósmicos, especialmente una ruptura espectral a ~ 0,9 TeV. Los datos pueden arrojar luz sobre la aniquilación o desintegración de las partículas de materia oscura.
DAMPE es una colaboración de más de cien científicos, técnicos y estudiantes de nueve institutos en China, Suiza e Italia, bajo el liderazgo del Observatorio de la Montaña Púrpura (PMO) de la Academia de Ciencias de China (CAS). La misión DAMPE está financiada por los proyectos estratégicos prioritarios de ciencia y tecnología en ciencia espacial de CAS.
DAMPE, El primer satélite astronómico de China, fue lanzado desde el Centro de Lanzamiento de Satélites Jiuquan de China a una órbita sincrónica con el sol el 17 de diciembre, 2015. A una altitud de unos 500 km, DAMPE ha estado recopilando datos desde una semana después de su lanzamiento.
En sus primeros 530 días de operación científica hasta el 8 de junio de este año, DAMPE ha detectado 1,5 millones de electrones de rayos cósmicos y positrones por encima de 25 GeV. Los datos de electrones y positrones se caracterizan por una resolución de energía sin precedentes y una baja contaminación de fondo de partículas.
La Figura 1 muestra los primeros resultados publicados en el rango de energía de 25 GeV a 4.6 TeV. Los datos espectrales en el rango de energía de 55 GeV-2.63 TeV prefieren fuertemente un modelo de ley de potencia que se rompa suavemente a un modelo de ley de potencia única.
Una comparación del espectro de electrones más positrones medido por DAMPE con otras mediciones publicadas. Crédito:colaboración DAMPE, del artículo de Nature
DAMPE ha detectado directamente una ruptura espectral a ~ 0,9 TeV, con el índice espectral cambiando de ~ 3,1 a ~ 3,9. La medición precisa del espectro de electrones y positrones de rayos cósmicos, en particular la declinación del flujo a energías TeV, reduce considerablemente el espacio de parámetros de modelos como púlsares cercanos, restos de supernova, y / o candidatos a partículas de materia oscura que se propusieron para dar cuenta de la "anomalía de positrones" revelada previamente por PAMELA y AMS-02, según FAN Yizhong, diseñador jefe adjunto del sistema de aplicación científica de DAMPE.
"Junto con los datos de los experimentos de fondo cósmico de microondas, mediciones de rayos gamma de alta energía, y otros telescopios astronómicos, Los datos de DAMPE pueden ayudar a aclarar en última instancia la conexión entre la anomalía del positrón y la aniquilación o desintegración de las partículas de materia oscura. "dijo FAN.
Los datos también apuntan a la presencia de una estructura espectral entre 1 y 2 TeV de energía, un posible resultado de fuentes cercanas de rayos cósmicos o procesos físicos exóticos. Todavía, Definitivamente se requieren más datos para explorar este fenómeno.
DAMPE ha registrado más de 3,5 mil millones de eventos de rayos cósmicos, con energías máximas de eventos superiores a ~ 100 billones de electronvoltios (TeV). Se espera que DAMPE registre más de 10 mil millones de eventos de rayos cósmicos a lo largo de su vida útil, que se prevé que supere los cinco años dado el estado actual de sus instrumentos.
Explorador de partículas de materia DArk (DAMPE, también conocido como Wukong) Crédito:Centro Nacional de Ciencias Espaciales, Academia china de ciencias
Más estadísticas permitirán una medición más precisa del espectro de electrones y positrones de rayos cósmicos hasta ~ 10 TeV. Los científicos también podrán explorar características espectrales potencialmente generadas por la aniquilación / desintegración de partículas de materia oscura o fuentes astrofísicas cercanas. p.ej., púlsares.
La Figura 2 compara los resultados de los espectros de electrones y positrones de rayos cósmicos de DAMPE y otros experimentos. Los resultados de DAMPE informados aquí demuestran la capacidad única de DAMPE para explorar posibles nuevas físicas y / o nuevas astrofísicas en la ventana de energía TeV, gracias a su alta resolución energética, gran aceptación instrumental, amplia cobertura energética, excelente poder de separación de electrones / protones, y larga vida laboral.
El primer resultado científico de DAMPE es un hito para la colaboración internacional. La misión continuará estudiando los rayos cósmicos galácticos hasta ~ 10 TeV para electrones / rayos gamma y cientos de TeV para núcleos. respectivamente. Se espera que los datos de DAMPE revelen nuevos fenómenos del universo en la ventana TeV.
