ƒ Š ˆ Šˆ Š Œˆ Šˆ Š ˆŒ PAMELA ˆ AMS-02

Transcript

1 ˆ ˆŠ Œ ˆ ˆ Œ ƒ Ÿ Ä588 œ ˆ Œ ˆ Š Ÿ Š Œ ƒ Š ˆ Šˆ Š Œˆ Šˆ Š ˆŒ PAMELA ˆ AMS-02.. ² ± 1, Š. Œ. ²μͱ 2,.. μ μ³μ²μ 1,. ˆ. Ê 2,.Œ.ƒ ²Ó 2,.. Ê 1,.. Š ²²μ 1, 2,.. ŠÊ Íμ 1,,.. ʱÓÖ μ 1,. ƒ. Œ μ μ 1, 2, Œ.. Œ μ μ 2,.. Œ ² Ìμ 2,.. Œμ α 1,.. ± Ê 1,.. μ ±μ 2,. Œ. Éμ 1 1 Ÿ μ ² ± μ Ê É Ò Ê É É ³.. ƒ. ³ μ, Ÿ μ ² ²Ó, μ Ö 2 Í μ ²Ó Ò ² μ É ²Ó ± Ö Ò Ê É É Œˆ ˆ, Œμ ± μ É Ö μ μ ʲÓÉ Éμ Í μ ÒÌ ³ μéμ±μ ² Î ÒÌ - Ö ÒÌ ±μ³ μ É ² ±É Î ± Ì ±μ ³ Î ± Ì ²ÊÎ ( μ É μ μ É μéμ μ, μéμ μ Ö ² Ö) μ ³ ÒÌ Ô± ³ É Ì ³ É ÒÌ ±É μ³ É Ì PAMELA AMS-02, ±μéμ Ò Ê ±μ²ó±μ ² É ( μμé É É μ) Ê Ï μ μé ÕÉ μ±μ²μ ³ μ μ É. μ Î É Ö μ É É ÊÎ ÒÌ μé± Ò- É ±É μ³ É PAMELA, μé³ Î É Ö Ò μ± Ö É É É Î ± Ö μ Éμ μ ÉÓ - ³ Ô± ³ É AMS-02, ±μéμ Ò μ μ É ² Ò ÊÐ Ò, É ± μ ʲ Ó μ ² ÉÓ μ²óï Ì Ô. The paper provides an overview of the results of precision measurements of uxes of different charged components of galactic cosmic rays (positrons and antiprotons, protons and helium nuclei) in modern experiments on magnetic spectrometers PAMELA and AMS-02, working successfully for several years (since 2006 and 2011 respectively) in the Earth orbit. A priority of the PAMELA spectrometer scientiˇc discoveries is represented and a high statistical accuracy is noted of the measurements in AMS-02 experiment, which reliably conˇrmed previous data, being able to move also to higher energies. PACS: Sa; sb avkuzn@uniyar.ac.ru

2 œ ˆ Œ ˆ Š Ÿ Š Œ 583 ˆ μ Ö μö ² ³ μ±μ²μ ³ μ μ É μ μ μ μ μ μ±μ² - Ö μ ² Ì ±É É ± ±μ ³ Î ± Ì ²ÊÎ μ É É μ μ ÊÕ - μ ÉÓ ²Ö ËÊ ³ É ²Ó μ ʱ. μ²êî ³ Ö Ê²ÓÉ É Í μ ÒÌ ³ Ëμ ³ Í Ö μ μéμ± Ì ² ±É Î ± Ì μ É μ μ Ô² ±É μ μ, μéμ μ É μéμ μ, μ² ÉÖ ²ÒÌ Ö μéμ μ, ² Ê ²μ μ μ ² Ö Î É Í Ê Ö ±É μ μ μ É ÊÕÉ É Õ - Ï Ì É ² μ Ô μ²õí ² μ, ÊÐ É ÊÕÐ Ì μé É Î - ± Ì Ëμ ³ Ì ³ É, μ É ±μ ³ Î ± Ì ²ÊÎ ³ μ ³ μ μ³ Ê μ³. Õ μ±μ²μ ³ ÊÕ μ ÉÊ Ò² Ò μ ± ±μ ³ Î ± É Ê - Š1, μ ÉÊ ±μéμ μ μ ³ - Ð ² Ö ³ É Ò ±É μ³ É PAMELA [1]. Ò² μ ³ Ê μ μ Ê μ ÊÎ ÒÌ μ, ˆÉ ², Í ƒ ³ ²Ö μ Ö ² É ²Ó ÒÌ Í μ ÒÌ ³ μéμ±μ Ö ÒÌ ±μ ³ Î ± Ì ²Ê- Î μ ³μ μ ÉÓÕ É Ë ± Í É Î É Í Í ²ÓÕ ËÊ ³ É ²Ó ÒÌ ² μ ±μ ³μË ±, ±μ ³μ²μ, Ë ± ±μ ³ Î ± Ì ²ÊÎ Ê- Ì ³ ÒÌ Ê± Ì. Ê Ï μ ËÊ ±Í μ ÊÕÐ ³ ³μ³ É Ê ± μ ÉμÖÐ ³Ö Ô± ³ É PAMELA ² μ ±μ²ó±μ ÒÌ μé± Ò- É, ±μéμ Ò Ö Ò ² Ò³ μ μ³ ³ Ö³ μéμ±μ ² ±É Î ± Ì É Î É Í Å μ É μ μ É μéμ μ [2Ä4]. ±μ ³ ÓÏÊÕ - Î ³μ ÉÓ É ²ÖÕÉ Ê Ê²ÓÉ ÉÒ, ³, ³ Ö μéμ±μ μéμ μ Ö ² Ö μ Ô 1,2 Ô [5]. ³ μ ÉμÖ² Ó Ê Ï Ö Ê É μ ± μ É Œ Ê μ μ ±μ ³ Î ±μ É Í (ŒŠ ) μ μ μ ³ É μ μ ±É μ³ É AMS-02 [6]. Ò² μ ³μ Ê μ ³ Ê μ μ Ê μ ÊÎ ÒÌ μ Ô μ NASA ³ É ²μ- Î Ò Î. μ Õ μ μ³ PAMELA ±É μ³ É AMS-02 ³ É μ²óï μ³ É Î ± Ë ±Éμ, Î É Î μ Ò É É É - É É ±Ê, μ - ³ ²μ μ ±²μ Ö μ ÉÒ μé μ É ²Ó μ μ²óïμ Ò- μéò ŒŠ μ μ²óïêõ Î ÉÓ ³ Ìμ É Ö μ ² ÉÖÌ μ²óï ³ μ μ ³ μ³ É μ μ μ Ö, μ μ²öõð ³ ÔËË ±É μ ³ ÖÉÓ μéμ± É Î É Í É±μ ÉÖ³ μ 20 ƒ. μ É Ö μ μ - ʲÓÉ Éμ ³ μéμ±μ ² Î ÒÌ Ö ÒÌ ±μ³ μ É ±μ ³ Î ± Ì ²ÊÎ ( μ É μ μ É μéμ μ, μéμ μ Ö ² Ö), Ò μ² ÒÌ Ô± ³ É Ì PAMELA AMS ˆ Œ ˆ Š ˆ ˆ ˆ ƒ Š ˆ Šˆ Š Œˆ Šˆ Ò μ É μ Ò ±μ ³ Î ± Ì ²ÊÎ Ì Ò² μ Ê Ò É Í ÉÒÌ μ Ì μï²μ μ Éμ² É Ö, μé± ÒÉ ² ±É Î ± Ì É μéμ μ μ ÉμÖ- ²μ Ó Ê ÉÖ Ð μ² ± [7]. μ² μ Ò μ μ Ö Î, μ Ê ² ² -

3 584 Š.. ˆ. Ï Ö É ± Ì ÊÎ Õ, Ò² Ö Ï ³ μ ² ³Ò μ - μ ³³ É ² μ, μ μ Ö Ìμ μïμ É μ, ÎÉμ É Î É ÍÒ ³μ ÊÉ μ ÉÓ Ö μ ³μ É ÖÌ Ò μ±μô É Î ±μ Ö μ ±μ³ μ- ÉÒ ±μ ³ Î ±μ μ ²ÊÎ Ö ³ Ò³ μ³. ³ ³ É ± ÊÎ Õ μ É μ μ É μéμ μ μì ² Ö μ ²Ö É Ö μ ± ³ Ï Ö μ ² ³ Í, Ê ±μ Ö μ É Ö ±μ ³ Î ± Ì ²Ê- Î ƒ ² ±É ±. Î É μ É, ÊÎ μéμ±μ μ É μ μ É μéμ μ ³μ É μ³μîó Ï μ μ μ μ ÒÌ μ ³ ÒÌ É μë Î ± Ì μ ² ³ Å ÒÖ μ Ò É ³ μ ³ É, ±μéμ Ö, μ- ³μ³Ê, μ Éμ É ² μ ³μ É ÊÕÐ Ì ³ ÒÌ Î É Í, ÎÓ ÊÐ É μ ÒÌμ É ³± É É μ ³μ ² Ë ± Ô² ³ É ÒÌ Î É Í ³ - É É Ö ³μ ²ÖÌ Ê ³³ É, ³ μ μ³ μ μ μ É É, É Ì Í É. [8]. μ μ² ³ÒÌ Í ²Ó ÒÌ μ É Î É Í É ³ μ ³ É Å Ì ³ Ö ²ÖÍ Ö μ μ ³ É ÒÌ Î É Í É Î É Í, ³, Ô² ±É μ μ / μ É μ μ ² μéμ μ / É μéμ μ ; É ± ±²ÕÎ É Ö Ì μ μ ³ μ μ μ ² ±μ²ó± Ì μ - É μ μ ² É μéμ μ Ô± ³ É PAMELA Ò²μ ² μ μ ÊÎ μ μé± ÒÉ Å μ Ê ÒÉμ± Ò μ±μô Î ÒÌ μ É μ- μ ² ±É Î ±μ³ ²ÊÎ [2, 3] μ Õ ± Ö³ É - É μ ³μ ² Ë ± ±μ ³ Î ± Ì ²ÊÎ [9]. ʲÓÉ ÉÒ ³ μéμ± μ É μ μ μ μé μï Õ ± ʳ³ μ³ê μéμ±ê μ É μ μ Ô² ±É μ μ ( μ² μ É μ μ ), ² Ò ±É μ³ É μ³ PAMELA μ μ É - Ò Ô± ³ É Ì AMS-02 Fermi, μ± Ò μ²ö ² ±É Î ± Ì μ É μ μ ʳ³ μ³ μéμ± Ô² ±É μ μ μ É μ μ ; Ö μ ² ÉÓ Î É Ê ± μ± Ò É μ ² μ ÉÓ É μ É Î ± Ì Î Éμ ²ÊÎ Éμ²Ó±μ Éμ Î μ μ μ Ìμ Ö μ É μ μ ƒ ² ±É ±

4 œ ˆ Œ ˆ Š Ÿ Š Œ 585 ± ³ μ μ³, Ò Ò² μ μ ³μ É μ μ Ìμ - ³μ ÉÓ Ö μ μ² É ²Ó μ μ ÉμÎ ± μ É μ μ ²Ö μ ÑÖ Ö Ô± - ³ É ²Ó ÒÌ ÒÌ, μ± Ï Ì Ö Î É ²Ó μ ÒÏ μ ³ÒÌ É μ - É Î ± Ì ±. Š ± Ê μ³ ²μ Ó ÒÏ, μ²ó É μ μ - ÉμÎ ± μ Ìμ μ μ Ìμ É ± ÒÉ Ö μé Ö³ÒÌ ²Õ μ± μ- Ö ²ÖÕÐ Ö Ö Éμ²Ó±μ É Í μ μ³ ³μ É É ³ Ö ³ É Ö. ÊÐ É ÊÕÉ μ Òɱ μ ÑÖ Ö, ² ± ÕÐ μ ÊÕ Ë ±Ê Ö Ò- ÕÐ μ Ìμ Òɱ μ É μ μ Ê²Ó ³ μ É É± ³ Ì- μ ÒÌ ( ³., ³, [10Ä12]), μ μ Ö ²ÖÕÉ Ö É É Ò³ ² - É ³ É μ Ë ± ÔÉ Ì μ Ñ ±Éμ. Éμ μö ²μ Ó μ²óïμ ±μ² Î - É μ É μ É Î ± Ì μé μ ³μ Ò³ μ ÑÖ Ö³ Ô± ³ É ²Ó μ μ. 2. É μï μéμ±μ É μéμ μ μéμ μ ±μ ³ Î ± Ì ²ÊÎ Ì μ Ò³ ±É μ³ É μ BESS, PAMELA AMS-02

5 586 Š.. ˆ. ʲÓÉ É, ±μéμ Ò ³ μ μ Ö Ò ÕÉ μ³ ²Ó Ò ÔËË ±É Ô± - ³ É PAMELA. μ ( 2012.) ʲÓÉ É Ò² μ É ³μ Ô± ³ É Fermi [13], Å Ô± ³ É AMS-02 [14]. Éμ É μé³ É ÉÓ, ÎÉμ ±É μ³ É AMS-02, ± ± μ ²μ Ó, Ò μ² ² ³ Ö ³μ Ò μ±μ μ ÖÏ Ó É É É Î ±μ ÉμÎ μ ÉÓÕ ³μ μ- ÊÉÓ Ö μ ² ÉÓ μ²óï Ì Ô. Éμ μ μ² ²μ ÊÉμÎ ÉÓ É μ É Î ± ³μ ² Í μ É μ μ ƒ ² ±É ±, μ μ± ²μ ± μ Ò³ Ò μ- ³ ² ± ÊÐ É μ³ê ³μÉ Ê Ê μ ÒÌ ³μ ². μ Ö ²Ó Ö μ μ ÉÓ μ Éμ³, ÎÉμ ÔÉ ³ Ö Î ² Ö. μ- ÒÌ, μ μé Ò Ò Ô± ³ É PAMELA, μ- Éμ ÒÌ, μé μ AMS-02 Ö ² μ 2018., Î É, ÊÎ Ò μ ÕÉ μ ÒÌ ÒÌ μ - Ö μ ² ÉÓ Ð μ²óï Ì Ô. Ð ² μ ³ ÒÌ ³μ ²Ó ÒÌ Î Éμ μ² μ É μ μ μ± Ò É Ì Ò μ±êõ ÎÊ É É ²Ó μ ÉÓ ³ μ ± Î Ö³ Ò μ± Ì Ô ÖÌ. μ² μ ³Ö μ É ² Ö μé± ÒÉÒ³ μ μ μ μ ³μ μ É ²Õ Ö ²μ Î μ μ Òɱ μéμ± É μéμ μ, É ± ± ± ÔÉμ ³μ ²μ Ò ²Ó μ μ Î ÉÓ μ É Î É Í É ³ μ ³ É. μ ² μ Ê ² ±μ Ò Ò Ô± ³ É PAMELA μ É μéμ ³ É μ Ò [4]. ʲÓÉ É ³ Ö μé μï Ö μéμ±μ É μéμ μ μéμ μ μ±. 2. ÔÉμ μé μ Ê ÕÉ Ö ² Î Ò ÉÒ É É Í Ô± - ³ É ²Ó ÒÌ ÒÌ, ±μéμ ÒÌ ÉÓ μ ÑÖ μ³μðóõ - Ö μ μ² É ²Ó μ μ ÉμÎ ± É μéμ μ. É μ ³μ μ ÉÓ, ±μ- Éμ ÊÕ Ò Ê± ² Ò Ô± ³ É PAMELA [4], ²Ó μ É, μ ±μ, μé ³μ ² Í Éμ Î ÒÌ É μéμ μ Ì μ É - Ö ³ μ. μ ÔÉμ Î, ³μÉ Ö μ μ μ μ² ÉμÎ ÒÌ ÒÌ ±É μ³ É AMS-02 [15], μ μ Î μ ÊÉ ÉÓ μ ÊÐ É μ μ μ² É ²Ó μ μ ÉμÎ ± É μéμ μ ƒ ² ±É ± μ± ³ μ. 2. ˆ Œ ˆ Š ˆ Ÿ ƒ ˆŸ ƒ Š ˆ Šˆ Š Œˆ Šˆ ËË Í ²Ó Ò Ô É Î ± ±É Ò μéμ μ Ö ² Ö μ Ô 1,2 Ô / ʱ²μ 600 ƒô / ʱ²μ μμé É É μ Ò² μ²ê- Î Ò Ô± ³ É PAMELA μ²ó μ ³ É ±μ μ É ³Ò ³ - É μ³ μ² [5]. ʲÓÉ ÉÒ É ²Ó É ÊÕÉ μ μé±²μ Ëμ ³Ò Ô - É Î ± Ì ±É μ ± ± μéμ μ, É ± Ö ² Ö μé É μ μ ±μ : μ± É ²Ó ³ Ö É Ö É±μ ÉÖÌ 230Ä240 ƒ, ±É É μ É Ö μ² É± ³. Ë Î ±μ Éμα Ö ÔÉμ ³μ É μ Î ÉÓ, ÎÉμ ƒ ² ±É ± ÊÉ É ÊÕÉ ±μ²ó±μ ÉμÎ ±μ ±μ ³ Î ± Ì ²ÊÎ. Ëμ ³ ÊÕÉ -

6 œ ˆ Œ ˆ Š Ÿ Š Œ 587 ² Î Ò Ô É Î ± ±É Ò, ʲÓÉ É ³ ²Õ É Ö ²μ- μéμ±μ μé ÔÉ Ì ÉμÎ ±μ. μ μï Ï ±μ Ë Í, μ ÖÐ μ Ô± - ³ ÉÊ AMS-02, Ò² μ μ μ Ò μ Ò Ò [15]. μ Ê Ï Ó μ ² ÉÓ μ² Ò μ± Ì Ô ÊÐ É μ Ê ² Î É É É Î ±ÊÕ ÉμÎ- μ ÉÓ, ±É μ³ É AMS-02 ÔÉμ³ ²ÊÎ μ É ² ²Ó μ ÉÓ Ê²Ó- É Éμ Ò μ μ, μ²êî ÒÌ Ô± ³ É PAMELA. 3. ƒ ˆ Šˆ Š ƒ Š ˆ Šˆ Š μé [16] μ Ê ² ±μ Ò Í μ Ò ³ Ö ±É ² ±É Î - ± Ì Ô² ±É μ μ μ Ò³ ±É μ³ É PAMELA Ô É Î ±μ³ É - ² μé 1 μ 625 ƒô. μ± ³ Í Ö ±É μ μ É μ ËÊ ±Í ( ²Ö Ô ÒÏ 30 ƒô ) μ É ÉμÎ μ Ìμ μïμ μ Ò É μ Ëμ ³Ê μ± É - ² ³ 3,18±0,05. ɳ É ³, ÎÉμ ÔÉμÉ Ê²ÓÉ É μ ² Ê É Ö ± ³ ³Ö ±μ μ ±É Ô² ±É μ μ μé [17], ±μ ²Õ ³ Ö μ²ö μ É μ- μ ³μ ² Ò ÒÉÓ μ ÑÖ ³± Ì É É μ ³μ ² μ É Ö ±μ ³ Î ± Ì ²ÊÎ. Ò μ μ É É Ö ÒÎ ² Ö³ μéμ± ² ±É Î - ± Ì Ô² ±É μ μ ³μ ² GALPROP [9]: ʲÓÉ ÉÒ Î É ²Õ μ É ÉμÎ μ Ìμ μïμ μ ÕÉ μ ² É Ô ÒÏ 10 ƒô, μ ±μ - Í ³ Ê ± μ ³ μ Ëμ ³ ³ ±É ÉÓ [16]. μ- ³μ³Ê, ³μ ²Ó μ É Ö ±μ ³ Î ± Ì ²ÊÎ Ê É Ö Ê²ÊÎ- Ï ² É Ê É Ö μ μ² É ²Ó ÒÌ ÉμÎ ±μ Ô² ±É μ μ μ- É μ μ ƒ ² ±É ± Ò² μ Ê ² ±μ Ò Ò ±É μ³ É AMS-02, μ É - Ï Ò ±É μ³ É PAMELA μ²óï É É É Î ±μ ÉμÎ μ ÉÓÕ. ² Î μ ² É Ô μ 10 ƒô μ ÑÖ Ö É Ö ÔËË ±Éμ³ μ² Î μ ³μ- ʲÖÍ, μ ±μ²ó±ê ³ Ö, μ μ ³Ò, Ò² ² Ò Ê ²μ ÖÌ Ê μ μ Ê μ Ö μ² Î μ ±É μ É. Š ˆ μ μ ʲÓÉ Éμ ³ μéμ±μ Ö ÒÌ ±μ³- μ É ² ±É Î ± Ì ±μ ³ Î ± Ì ²ÊÎ ( μ É μ μ É μéμ μ, μ- Éμ μ Ö ² Ö) Ô± ³ É Ì ³ É ÒÌ ±É μ³ É Ì PAMELA AMS-02. Ô± ³ É PAMELA Ò² μ Ê Ò ±μ²ó±μ ÒÌ μ μ μ É μ Ô É Î ± Ì ±É μ Ö ÒÌ ±μ³ μ É ±μ ³ Î ± Ì ²ÊÎ. É Ê²ÓÉ ÉÒ Ò μ±μ ÉμÎ μ ÉÓÕ μ É Ò Ô± ³ É AMS-02. ʲÓÉ ÉÒ ÒÌ Ô± ³ Éμ Ê ÊÉ É Ò

7 588 Š.. ˆ. ²Ö É Ö ³μ ² Í Ê ±μ Ö ±μ ³ Î ± Ì ²ÊÎ, É ± ²Ö ÊÎ Ö μ É μé É Î ± Ì Î É Í É ³ μ ³ É. ˆ ² μ Ò μ² μ Î É É μ ±μ μ ÊÎ μ μ Ëμ ( μ ±É º ). μé Ê Ò ˆŸ Œˆ ˆ (Š. Œ..,. ˆ..,. Œ. ƒ., Œ.. Œ.,.. Œ.,...) μ ² Ê ³μ ² Í Éμ Î ÒÌ É μéμ μ ʲÓÉ É ³μ É Ö μéμ μ Ð É μ³ ³ - μ μ ±μéμ ÒÌ ³ Ì ³μ Í ÊÎ É ³ Î É Í É ³ μ ³ É Ò μ² É Ê ³ É ²Ó Ò ² μ Ö Ë ± Î - É Í μ Ê É μ μ ± μ ³³Ò μ ÒÏ Ö ±μ ±Ê Éμ- μ μ μ É ˆŸ Œˆ ˆ ( μ ² Ï Œ μ ʱ μé 27 Ê É º ). ˆ Š ˆ 1. Adriani O. et al. (PAMELA Collab.) // Phys. Rep V P Adriani O. et al. (PAMELA Collab.) // Nature V P Adriani O. et al. (PAMELA Collab.) // Astropart. Phys V. 34. P (±μ²². PAMELA) // Ó³ Adriani O. et al. (PAMELA Collab.) // Science V P Kounine A. // Intern. J. Mod. Phys. E V. 21. P ; Ting S. C. C. // Nucl. Phys. B. Proc. Suppl V. 243Ä244. P Bogomolov E. A. et al. // Proc. of the 16th Intern. Cosmic Ray Conf. Tokyo, V. 1. P. 330; Golden R. L. et al. // Phys. Rev. Lett V. 43. P Particle Dark Matter / Ed. G. Bertone. Cambridge: Cambridge Univ. Press, Moskalenko I. V., Strong A. W. // Astrophys. J V P Hooper D., Blasi P., Serpico P. D. // JCAP V P Fujita Y. et al. // Phys. Rev. D V. 80. P Di Mauro M. et al. // JCAP V P Ackermann M. et al. (Fermi LAT Collab.) // Phys. Rev. Lett V P Aguilar M. et al. (AMS-02 Collab.) // Phys. Rev. Lett V P Adriani O. et al. (PAMELA Collab.) // Phys. Rev. Lett V P Delahaye T. et al. // Astron. Astrophys V P. 821.