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国际空间站阿尔法磁谱仪亮点
AMS 概述
阿尔法磁谱仪 (AMS) 是国际空间站 (ISS) 上的高能粒子探测器，13 年来一直在收集宇宙射线数据。它以前所未有的精度测量宇宙射线，分析刚度范围（动量/电荷）从 GV 到 3 TV 的粒子。 AMS 已记录了超过 2350 亿次宇宙射线事件，并将在国际空间站的整个运行寿命内继续收集数据，至少持续到 2030 年。
AMS 组成
AMS 是太空中最大的磁谱仪，由五个探测器组成：
- 飞行时间 (TOF) 和反巧合计数器
- 跃迁辐射探测器 (TRD)
- 硅跟踪器（九层，包括磁场孔中的层）
- 环成像切伦科夫 (RICH)
- 电磁量热仪 (ECAL)
这些探测器提供粒子电荷、刚度、速度和能量的冗余测量。
宇宙射线的主要发现
- 宇宙射线成分：主要是氢核（质子），氦核占 10%，电子、较重的原子核、正电子和反质子占较小部分。
- 初级和次级宇宙射线：初级宇宙射线源自恒星过程，而次级宇宙射线则由初级射线与星际介质相互作用产生。
- 光谱特征和异常：AMS 数据显示，200 GV 左右的宇宙射线光谱具有意外特征，初级和次级原子核的行为存在差异。这对假设初级和次级宇宙射线具有无特征幂律光谱的传统模型提出了挑战。
太阳对宇宙射线的影响
AMS 还一直在研究太阳磁场对宇宙射线的影响。太阳磁场以 11 年为周期变化，影响宇宙射线的传播。AMS 数据显示：
- 电子与质子通量：电子和质子通量的时间变化和磁滞效应不同。
- 正电子通量：与电子通量的时间变化不同，与质子通量的时间变化相似，但调制性更强。
氘通量发现
AMS 最近测量了宇宙氘通量，发现：
- 氘与氦通量比的刚度依赖性存在意外差异。
- 有证据表明氘谱中存在主要成分，这与氘纯次要成分的预期相反。
AMS 升级
AMS 正在准备升级以增强其功能：
- 新跟踪器层 (L0)：该层将使探测器的接受度提高 300%，从而改善稀有核和高能电子和正电子光谱的测量。
- 建造和测试：新组件正在全球各个设施中组装和测试，最终安装计划于 2026 年 1 月完成。
结论
AMS 以其精确的测量彻底改变了我们对宇宙射线的理解，揭示了新现象并挑战了现有模型。其正在进行和未来的升级将进一步增强其探索宇宙的能力，为宇宙射线的性质和行为提供更深入的见解。