El proyecto AMS (Alpha Magnetic Spectrometer) - Divulgación CIEMAT
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En 100 palabras...
Lo que tienes ante ti es parte de un complejo detector de partículas que en junio de 1998 realizó un vuelo de prueba y consiguió operar tomando datos de partículas de muy alta energía procedentes de del espacio exterior. Ser capaces de estudiar las partículas en su estado original, tal como viajan por el espacio antes de interaccionar con la atmósfera proporciona una valiosísima información sobre la propia estructura de la materia y el origen del Universo.
Este detector tiene como objetivo identificar el tipo de partícula que lo atraviesa utilizando el fenómeno de la radiación Cherenkov: para partículas de muy alta energía, en ocasiones puede suceder que la velocidad de la partícula es mayor que la velocidad de la luz en el medio de propagación. Esto provoca una onda de choque que depende de la masa de la partícula y permite identificarla. Estudiando el frente de dicha onda con detectores de luz especiales podemos saber de qué tipo de partícula se trata.
¿Qué tiene que ver con el CIEMAT?
El grupo CIEMAT-AMS participa en el Experimento AMS desde 1997.
En colaboración con el IAC (Tenerife), INFN (Bolonia), LPSC (Grenoble), LIP (Lisboa), UNAM (México) y UMD (Maryland), el grupo CIEMAT-AMS ha participado en el diseño, construcción y ensamblaje del Detector de Radiación Cerenkov (RICH). Las principales responsabilidades del grupo CIEMAT-AMS en el ensamblaje y construcción del RICH fueron la adquisición y caracterización de componentes y la fabricación de la toma electrónica de datos y fuentes de alimentación del detector. El ensamblaje del RICH se realizó en una sala limpia en el CIEMAT.
El grupo CIEMAT-AMS ha tenido una participación activa en el desarrollo del software de simulación, reconstrucción y análisis de datos.
Finalmente, el grupo CIEMAT-AMS está involucrado en diversos temas de análisis, entre ellos, medida de flujos de núcleos pesados, isótopos ligeros, anisotropías y búsquedas de núcleos de antimateria en los rayos cósmicos. Además, el grupo ha tenido un papel destacado en artículos científicos ya publicados, como la fracción de positrones y los flujos de protones y helio.
A fondo
El Espectrómetro Magnético Alfa (AMS-02) es un detector de partículas diseñado para operar como un módulo externo acoplado a la Estación Espacial Internacional. Esta ubicación supone un entorno excelente para poder estudiar el Universo y sus orígenes y permite realizar la búsqueda de antimateria y materia oscura así como un análisis detallado de la composición y el flujo de los rayos cósmicos en unas condiciones libres de los efectos de la atmósfera terrestre. El Experimento AMS es una colaboración interna integrada por 40 instituciones pertenecientes a EE.UU., Asia y Europa, representada por el Departamento de Energía de los EE.UU (DoE) y liderada por el Premio Nobel en Física S. C. C. Ting.
AMS-02 se instaló en la ISS el 19 de mayo de 2011 durante la misión STS-134 del transbordador espacial Endeavour. Como módulo externo de la ISS, operará al menos hasta 2024, recogiendo y analizando cientos de millones de rayos cósmicos primarios, con una tasa aproximada de 16 mil millones de sucesos por año. Las observaciones de AMS-02 ayudarán a resolver cuestiones fundamentales en la física actual como “¿Cuál es la naturaleza de la masa invisible del Universo (materia oscura)?” o “¿Qué sucedió con la antimateria producida en sus instantes iniciales?”.
Antes de la misión principal, se realizó en el transbordador espacial un vuelo precursor de ingeniería utilizando un prototipo de AMS, el AMS-01 (STS-91, junio de 1998). El objetivo del vuelo era probar los principios de diseño del espectrómetro y adquirir experiencia en el funcionamiento del detector en condiciones reales de vuelo espacial. Según un acuerdo entre la NASA y el DOE, el objetivo principal del AMS-01 es un vuelo de prueba de ingeniería para cumplir con las normas de seguridad de la NASA y garantizar que el diseño y la construcción del detector de física de alta energía puedan operar de manera segura en el espacio. Para el grupo AMS, también queríamos medir todas las velocidades de partículas para perfeccionar el experimento AMS-02 en la estación espacial. No se hizo ningún esfuerzo para seleccionar e± de energía especialmente alta o antiprotones de baja energía. Esto se hará con el detector AMS-02.
Durante la misión de 10 días se recopiló una gran cantidad de datos sobre los flujos de diferentes partículas cósmicas en la órbita cercana a la Tierra. En este informe, resumimos los resultados físicos de la misión precursora. Primero se da una descripción del aparato experimental y el funcionamiento de los diferentes subdetectores. Se presta especial atención a los requisitos derivados de los vuelos espaciales y las condiciones del entorno espacial. Se informan límites mejorados sobre la presencia de antimateria en el espacio. Se presentan y discuten los resultados de las mediciones de los diferentes flujos de partículas.
Los conocimientos obtenidos en el vuelo precursor se fueron fundamentales para fijar el rediseño y construcción del espectrómetro para la misión final.
Para más información sobre AMS-02 y los resultados de física proporcionados, visita https://ams02.space/