Stort instrument skal fange små partikler i rummet

Et nyt instrument kaldet Alpha Magnetic Spectrometer, forkortet AMS, er ved at blive gjort klart til en rejse ud i rummet.

Det skal monteres på rumstationen ISS (International Space Station), hvor det skal fange en del af de partikler, der farer gennem rummet, og som aldrig når ned til Jorden, fordi de bliver stoppet af atmosfæren.

AMS skal detektere elektrisk ladede partikler fra den kosmiske stråling. Partiklernes masse og ladning skal måles med langt større præcision, end det hidtil har været muligt.

Fysikerne vil nemlig gerne vide, hvorfor der er mere stof end antistof i universet, og det ville også være godt at finde ud af, hvad det mystiske mørke stof egentlig består af. Og her kan AMS hjælpe.

Mørkt stof kan blive til antistof

Instrumentet kan måle den kosmiske strålings indhold af antistof – især positroner, antiprotoner og antihelium. Disse målinger kan sige noget om forholdet mellem stof og antistof i universet, og antipartiklerne kan også give ny viden om, hvad mørkt stof er.

Ifølge en del modeller kan mørkt stof henfalde til antipartikler. Så hvis AMS kan måle sådanne antipartikler med de helt rigtige energier, kan fysikerne konkludere, at det mørke stof består af hidtil uopdagede, eksotiske elementarpartikler som for eksempel neutralinoer.

AMS er i høj grad et internationalt projekt. Mere end 200 forskere fra 56 institutter fordel på 16 lande har været med til at designe eksperimentet og konstruere instrumentet.

Dansk forsker vil finde strangelets

Den danske astrofysiker Jes Madsen, der er professor på Institut for Fysik og Astronomi på Aarhus Universitet, har også haft en finger med i spillet.

»Sammen med en gruppe på Yale University i USA har jeg foreslået, at man ændrede det oprindelige projekt, så man kan eftersøge strangelets og eventuelt andet spændende, der har et usædvanligt forhold mellem masse og ladning. I det oprindelige design ville sådanne signaler være blevet frasorteret,« fortæller Jes Madsen.

Strangelets er små kvark-klumper, som adskiller sig fra almindelige atomkerner i form af en usædvanlig stor masse for en given elektrisk ladning. Til forskel fra de atomkerner, der udgør størstedelen af massen i almindeligt stof, rummer de hypotetiske strangelets nemlig tunge strange-kvarker.

Mars-rejser kan gøres sikrere

Så AMS kan altså detektere partikler, der aldrig er observeret før. Og ikke nok med det – instrumentet kan også gøre fremtidige Mars-rejser sikrere – eller i hvert fald afklare risikoen ved sådanne rejser, fortæller Jes Madsen:

»Detaljerede målinger af kerneisotopernes fordeling i den kosmiske stråling vil lære os nyt om grundstoffernes oprindelse. Og vi vil også få en større forståelse for strålingsrisikoen ved bemandede rumflyvninger.«

Superledende magnet afbøjer banerne

AMS rummer en elektromagnet, der er superledende, fordi den er nedkølet til 1,8 grader over det absolutte nulpunkt, svarende til minus 271,35 grader celsius.

Magnetfeltet afbøjer den bane, som elektrisk ladede partikler som for eksempel elektroner og positroner har. På den måde kan man få en idé om forholdet mellem partiklernes masse og ladning, når de efterfølgende fanges i forskellige detektorer.

Planen er, at AMS skal transporteres til ISS om bord på rumfærgen Endeavour d. 29. juli. Men det store instrument, der vejer næsten syv tons, skal testes grundigt før opsendelsen.

Testes i en rumsimulator

AMS er netop blevet bygget færdigt på det europæiske forskningscenter CERN, og nu er partikeldetektoren blevet transporteret til Noordwijk i Holland. Her ligger den europæiske rumfartsorganisation ESA’s testcenter ESTEC nemlig.

Hos ESTEC bliver instrumentet placeret i en stor rumsimulator – et lufttomt rum, hvor de ekstreme temperaturforhold i rummet er genskabt. AMS vil også blive udsat for rystelser som dem, en opsendelse vil give.

Hvis AMS overlever den hårde test såvel som opsendelsen til sommer, og hvis det lykkes astronauterne at installere instrumentet på ISS, kan vi se frem til at blive klogere på, hvordan universet er skruet sammen.