10/04/2013 - Premiers résultats du détecteur de la Station spatiale internationale

Menéame

Le détecteur AMS (Alpha Magnetic Spectrometer) est le détecteur de physique des particules plus puissant et plus sensible exploité dans l’espace jusqu'à présent. Le détecteur AMS est situé à l’extérieur de la Station spatiale internationale (ISS) et, depuis son installation le 19 mai 2011 jusqu'à ce jour, il a mesuré plus de 30 milliards de rayons cosmiques dans la gamme des énergies de 0.5 GeV à 1000 GeV. C’est le premier résultat de la physique publiée depuis son lancement, des résultats publiés dans le magazine Physical Review Letters.

L’objet de cette première publication est la mesure de la fraction de positrons dans le flux de rayons cosmiques. Au cours des dernières décennies, les physiciens des particules et des astrophysiques se sont intéressés particulièrement à cette mesure. L’étude du comportement de tout excès de positrons dans toute la gamme énergétique permet de mieux comprendre son origine, que ce soit le produit d’interactions de particules constitutives de la matière obscure ou de particules émises par des objets astrophysiques standard.

Les électrons et les positrons constituent une petite fraction du rayonnement cosmique existant et leur identification nécessite des mesures redondantes d’instruments de haute précision tels que ceux qui équipent le détecteur AMS. Au cours des 18 premiers mois d’exploitation dans l’espace, du 19 mai 2011 au 10 décembre 2012, les membres de la Collaboration AMS ont analysé 25 milliards de rayons cosmiques. Un nombre sans précédent, 6,8 millions, ont été clairement identifiés comme électrons et positrons, leur homologue antimatière. L’étude et l’analyse de ces particules, couvrant une gamme d’énergies comprise entre 0.5 et 350 GeV, montrent un excès clair dans le flux de positrons dans les rayons cosmiques pour des énergies supérieures à 10 GeV. La figure 2 montre les résultats d’AMS comparés aux mesures précédentes.

Les mesures d’AMS ont été analysées à l’aide de plusieurs modèles phénoméologiques, dont l’un est décrit dans la publication. Il ressort de l’analyse effectuée que les résultats sont très positifs si le flux d ’: électrons et positrons observé est la somme d’un composant diffuse standard et d’un composant extra-commun pour les deux types de particules. Une part significative des électrons et des positrons à haute énergie proviendrait d’une source commune.

L’expérience AMS est une collaboration internationale dirigée par le Prix Nobel de physique S.C.C. Ting del Massachusetts Institute of Technology (MIT) qui compte environ 600 scientifiques de plus de 60 instituts européens, américains et asiatiques. En Espagne, deux instituts participent à AMS: le CIEMAT et l’IAC (Institut astrophysique des Canaries).

La participation du CIEMAT au projet AMS a commencé en 1997 et se poursuit aujourd’hui par l’intermédiaire de la Division de l’astrophysique des particules du Département de la recherche fondamentale. Le personnel du projet participe également au projet. Laboratoire d’électronique et d’automatisation et de la Unité de superconductivité du Département de la technologie. La Unité de fabrication et d’appui à la R & D du CIEMAT a participé à la construction d’outils, de prototypes et de placards électroniques. Le projet a été réalisé en collaboration avec plusieurs entreprises d’ingénierie et d’électronique spatiales extérieures au CIEMAT, en particulier la société CRISA.

La participation du CIEMAT à l’Expérimento s’est concentrée sur la conception et la construction du Détecteur de radiation Cerenkov (RICH), qui a été assemblé dans une salle propre du CIEMAT, sur la fabrication de l’électronique de l’Imam Superconducteur et sur le développement de paquets logiciels pour la reconstruction des particules. Actuellement, les membres du groupe CIEMAT sont responsables de l’entretien et de l’exploitation du RICH et participent activement à l’analyse des données.

La participation du CIEMAT s’est développée dès son origine sur la base de financements provenant des budgets généraux du CIEMAT et de subventions demandées au Programme national de physique des particules et des grands accélérations (PFAP), au Programme national pour l’espace (PNE) et au Centre national de physique de particules, d’astroparticules et de nucléaire (CPAN).

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CIEMAT

Crédit image NASA: Vue du détecteur AMS après installation à la Station spatiale internationale (ISS), à 400 km de hauteur.

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