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Dunkle Materie: Das Rätsel der kosmischen Strahlung

Seit 2011 misst das AMS-Experiment an Bord der Internationalen Raumstation ISS die kosmische Strahlung, die sich aus einer Vielzahl von Teilchen zusammensetzt. Auffällige Merkmale in den Daten weisen auf exotische Phänomene hin – entweder auf neuartige astronomische Quellen oder auf die mysteriöse Dunkle Materie.
Seit 2011 misst das AMS-Experiment an Bord der Internationalen Raumstation ISS die kosmische Strahlung, die sich aus einer Vielzahl von Teilchen zusammensetzt.

Die Internationale Raumstation ISS ist das größte und aufwändigste Gebilde, das je von Menschenhand im Weltraum erbaut wurde. Als einzigartige Forschungsplattform bietet sie auch dem Alpha-Magnet-Spektrometer (AMS) eine ideale Basis, mit dem wir die Zusammensetzung der kosmischen Strahlung untersuchen.

Das AMS ist ein Teilchendetektor, der im Mai 2011 mit dem letzten Flug des Spaceshuttles Endeavour zur ISS gebracht wurde und seitdem gemeinsam mit ihr die Erde alle 93 Minuten in einer Höhe von 400 Kilometern umrundet (siehe Bild links). Bisher hat das AMS 85 Milliarden Ereignisse registriert, die durch Teilchen der kosmischen Strahlung ausgelöst wurden und teilweise Energien von mehreren Teraelektronvolt erreichten. Diese Fülle an Daten wird zur Auswertung an das Europäische Teilchenforschungszentrum CERN in der Nähe von Genf weitergeleitet. Das AMS-Experiment ist so ausgelegt, dass es noch über die gesamte Betriebsdauer der ISS fortgeführt werden kann.

Innerhalb der Teilchenphysik stellt das AMS ein Experiment dar, das seinesgleichen sucht. Die Idee zu einem derartigen weltraumgestützten Detektor entstand, nachdem die USA 1993 den Bau des Superconducting Super Collider abgebrochen hatten, der als weltgrößter Teilchenbeschleuniger geplant war. Im darauf folgenden Jahr sprach eine internationale Gruppe von Physikern, die über viele Jahre am LEP-Collider am CERN zusammengearbeitet hatten, mit Roald Sagdejew, dem ehemaligen Direktor des sowjetischen Instituts für Weltraumforschung, über die Möglichkeit, ein Präzisionsexperiment der Teilchenphysik im Weltraum durchzuführen ...

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  • Quellen

Accardo, L. et al. (AMS Collaboration): High Statistics Measurement of the Positron Fraction in Primary Cosmic Rays of 0.5–500 GeV with the Alpha Magnetic Spectrometer on the International Space Station. In: Physical Review Letters 113, 121101, 2014

Aguilar, M. et al. (AMS Collaboration): First Result from the Alpha Magnetic Spectrometer on the International Space Station: Precision Measurement of the Positron Fraction in Primary Cosmic Rays of 0.5 – 350 GeV. In: Physical Review Letters 110, 141102, 2013

Aguilar, M. et al. (AMS Collaboration): Electron and Positron Fluxes in Primary Cosmic Rays Measured with the Alpha Magnetic Spectrometer on the International Space Station. In: Physical Review Letters 113, 121102, 2014

Aguilar, M. et al. (AMS Collaboration): Precision Measurement of the (e+ + e–) Flux in Primary Cosmic Rays from 0.5 GeV to 1 TeV with the Alpha Magnetic Spectrometer on the International Space Station. In: Physical Review Letters 113, 221102, 2014

Aguilar, M. et al. (AMS Collaboration): Precision Measurement of the Proton Flux in Primary Cosmic Rays from Rigidity 1 GV to 1.8 TV with the Alpha Magnetic Spectrometer on the International Space Station. In: Physical Review Letters 114, 171103, 2015

Aguilar, M. et al. (AMS Collaboration): Precision Measurement of the Helium Flux in Primary Cosmic Rays of Rigidities 1.9 GV to 3 TV with the Alpha Magnetic Spectrometer on the International Space Station. In: Physical Review Letters 115, 211101, 2015

Aguilar, M. et al. (AMS Collaboration): Antiproton Flux, Antiproton-to-Proton Flux Ratio, and Properties of Elementary Particle Fluxes in Primary Cosmic Rays Measured with the Alpha Magnetic Spectrometer on the International Space Station. In: Physical Review Letters 117, 091103, 2016

Aguilar, M. et al. (AMS Collaboration): Precision Measurement of the Boron to Carbon Flux Ratio in Cosmic Rays from 1.9 GV to 2.6 TV with the Alpha Magnetic Spectrometer on the International Space Station. In: Physical Review Letters 117, 231102, 2016