МИФИ ФИАН ФТИ ЦСКБ ПРОГРЕСС НЦ ОМЗ 21–25 ноября 2011 года. ИТЭФ. ФФВ Гальпер А. М. научный руководитель проекта «Памела» Прецизионные измерения потоков. - презентация

1 МИФИ ФИАН ФТИ ЦСКБ ПРОГРЕСС НЦ ОМЗ 21–25 ноября 2011 года. ИТЭФ. ФФВ Гальпер А. М. научный руководитель проекта «Памела» Прецизионные измерения потоков античастиц в первичном космическом излучении эксперимент PAMELA МИФИ ФИАН ФТИ ЦСКБ ПРОГРЕСС НЦ ОМЗ

2 МИФИ ФИАН ФТИ ЦСКБ ПРОГРЕСС НЦ ОМЗ Коллаборация ПАМЕЛА 21–25 ноября 2011 года. ИТЭФ. ФФВ Bari Florence Frascati Италия: Trieste Naples Rome CNR, Florence Россия: Германия: Siegen Швеция: KTH, Stockholm

3 МИФИ ФИАН ФТИ ЦСКБ ПРОГРЕСС НЦ ОМЗ Измерение: времени пролета (β); отклонения в магнитном поле; энергетических потерь во всех детекторах; числа нейтронов. Определение: типа частицы (лептон/адрон); заряда частицы (±Z); массы частицы (A); жесткости и энергии (R and E); направление прилета; МАГНИТНЫЙ СПЕКТРОМЕТР ПАМЕЛА 1, 3, 7- СЦИНТИЛЛЯЦИОННАЯ ВРЕМЯПРОЛЕТНАЯ СИСТЕМА; 2, 4- СЦИНТИЛЛЯЦИОННАЯ ОХРАННАЯ СИСТЕМА; 5- ПОЛУПРОВОДНИКОВАЯ СТРИПОВАЯ КООРДИНАТНАЯ СИСТЕМА (ШЕСТЬ ДВОЙНЫХ СЛОЕВ); 6- МАГНИТНАЯ СИСТЕМА (ПЯТЬ СЕКЦИЙ); 8- ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ СТРИПОВЫЙ ПОЗИЦИОННО- ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ КАЛОРИМЕТР; 9- СЦИНТИЛЛЯЦИОННЫЙ ЛИВНЕВОЙ ДЕТЕКТОР; 10- НЕЙТРОННЫЙ ДЕТЕКТОР; 11- ГЕРМОКОНТЕЙНЕР. Физическая схема магнитного спектрометра ПАМЕЛА 21–25 ноября 2011 года. ИТЭФ. ФФВ

4 МИФИ ФИАН ФТИ ЦСКБ ПРОГРЕСС НЦ ОМЗ Диапазон энергий: протоны, антипротоны электроны, позитроны ядра, антиядра Масса Габаритные размеры Индукция магнитного поля Электрическая мощность ГэВ ГэВ (до эВ) ГэВ/нуклон 450 кг 1 м 1 м 1.25 м 0.48 Тл 350 Вт Общий вид спектрометра ПАМЕЛА 21–25 ноября 2011 года. ИТЭФ. ФФВ

5 МИФИ ФИАН ФТИ ЦСКБ ПРОГРЕСС НЦ ОМЗ Параметры рабочей орбиты: - наклонение орбиты, град 70 - минимальная высота орбиты, км максимальная высота орбиты, км 604 Срок активного существования 3 года Масса полностью собранного и заправленного КА, кг не более 6550 Максимальная длина КА, мм 7930 Максимальный диаметр КА, мм 2720 Площадь солнечной батареи, м 2 36 Антенна командно- измерительной системы Батарея солнечная Гермоконтейнер с НА "ПАМЕЛА" Специальный отсек Радиатор- охладитель Блок определения координат звезд Инфракрасный построитель местной вертикали Антенное устройство высокоскоростной радиолинии Оптико-электронная аппаратура Приборный Гермоконтейнер, «АРИНА» Приборный отсек Агрегатный отсек Антенна бортового синхронизирующего координатно-временного устройства Комплексная двигательная установка Антенна командно- измерительной системы КА «Ресурс-ДК1» 1. «ЦСКБ-Прогресс» 21–25 ноября 2011 года. ИТЭФ. ФФВ

6 Запуск ракеты-носителя Союз-М со спутником Ресурс ДК 1, на борту которого установлен спектрометр «ПАМЕЛА», 15/06/06 21–25 ноября 2011 года. ИТЭФ. ФФВ МИФИ ФИАН ФТИ ЦСКБ ПРОГРЕСС НЦ ОМЗ

7 Собственная память ПАМЕЛЫ (2GB), 1 событие = 5Кб Собственная память ПАМЕЛЫ (2GB), 1 событие = 5Кб Передача информации в бортовую память 7-8 раз в день GB Передача информации в бортовую память 7-8 раз в день GB Сброс информации на наземную станцию Сброс информации на наземную станцию 3-4 раза в день Ошибки при передачи

8 МИФИ ФИАН ФТИ ЦСКБ ПРОГРЕСС НЦ ОМЗ Работа с данными ПАМЕЛА 21–25 ноября 2011 года. ИТЭФ. ФФВ

9 0.763 ГэВ/c Аннигиляция антипротона 21–25 ноября 2011 года. ИТЭФ. ФФВ

10 32. 3 ГэВ/c Позитрон 21–25 ноября 2011 года. ИТЭФ. ФФВ

11 Протон Энергия 36 ГэВ 36 ГэВ /с Протон 21–25 ноября 2011 года. ИТЭФ. ФФВ

12 14.7 ГэВ/c Взаимодействующее ядро (Z~8) 21–25 ноября 2011 года. ИТЭФ. ФФВ

13 МИФИ ФИАН ФТИ ЦСКБ ПРОГРЕСС НЦ ОМЗ dE/dx, мип. Разделение частиц по массам и зарядам 21–25 ноября 2011 года. ИТЭФ. ФФВ Жёсткость, ГВ/с

14 МИФИ ФИАН ФТИ ЦСКБ ПРОГРЕСС НЦ ОМЗ Поиск антивещества; Поиск антивещества; Изучение природы темной матери Изучение природы темной матери Изучение процессов генерации и распространения высокоэнергичного галактического космического излучения Изучение процессов генерации солнечных космических лучей и солнечной модуляции Исследование околоземного космического пространства Изучение спектров электронов сверхвысокой энергии (поиск локальных источников КЛ) Научные задачи проекта «РИМ-ПАМЕЛА» 21–25 ноября 2011 года. ИТЭФ. ФФВ

15 Антивещество Взаимодействие высокоэнергияных космических лучей с межзвездным газом Аннигиляция экзотических частиц Испарение первичных черных дыр Возникновение в магнитосфере пульсаров Сгустки антивещества в галактике «Млечный путь» p p p p e+e+ e+e+ e+e+ e+e+ e+e+ e+e+ e - He Космические лучи, выходящие из антигалактик 21–25 ноября 2011 года. ИТЭФ. ФФВ

16 МИФИ ФИАН ФТИ ЦСКБ ПРОГРЕСС НЦ ОМЗ Отношение He/He 21–25 ноября 2011 года. ИТЭФ. ФФВ JEPT Letters, Vol. 93, N.11, 628, 2011

17 МИФИ ФИАН ФТИ ЦСКБ ПРОГРЕСС НЦ ОМЗ Отношение антидейтронов к дейтронам 21–25 ноября 2011 года. ИТЭФ. ФФВ

18 МИФИ ФИАН ФТИ ЦСКБ ПРОГРЕСС НЦ ОМЗ ПАМЕЛА, Phys. Rev. Letters, PRL 102, (2009) Кинетическая энергия, ГэВ Отношение антипротонов к протонам 21–25 ноября 2011 года. ИТЭФ. ФФВ

19 МИФИ ФИАН ФТИ ЦСКБ ПРОГРЕСС НЦ ОМЗ Энергетический спектр антипротонов Кинетическая энергия, ГэВ Поток, (ГэВ·м²·с·ср) ¹ 21–25 ноября 2011 года. ИТЭФ. ФФВ

20 МИФИ ФИАН ФТИ ЦСКБ ПРОГРЕСС НЦ ОМЗ PAMELA Donato et. al 2009 Отношение p/p 21–25 ноября 2011 года. ИТЭФ. ФФВ Кинетическая энергия, ГэВ p ̅ /р –

21 МИФИ ФИАН ФТИ ЦСКБ ПРОГРЕСС НЦ ОМЗ Вторичное происхождение Москаленко-Стронг (1998) O.Adriani et al. // Nature 2009, V.458, P.607 Изучение природы темной материи Отношение e/(e + e) 21–25 ноября 2011 года. ИТЭФ. ФФВ Кинетическая энергия, ГэВ e /(e + e )

22 МИФИ ФИАН ФТИ ЦСКБ ПРОГРЕСС НЦ ОМЗ 2 Временные вариации при низких энергиях 21–25 ноября 2011 года. ИТЭФ. ФФВ e /(e + e ) Кинетическая энергия, ГэВ

23 МИФИ ФИАН ФТИ ЦСКБ ПРОГРЕСС НЦ ОМЗ Энергетический спектр электронов 21–25 ноября 2011 года. ИТЭФ. ФФВ Phys. Rev. Lett., 106, , 2011 Поток·E 3, (ГэВ·м 2 ·с·ср) 1 ·ГэВ 3 Кинетическая энергия, ГэВ

24 МИФИ ФИАН ФТИ ЦСКБ ПРОГРЕСС НЦ ОМЗ Энергетический спектр позитронов 21–25 ноября 2011 года. ИТЭФ. ФФВ Известия РАН, сер. физ. Т. 753, 347, 2011 Поток·E 3, (ГэВ·м 2 ·с·ср) 1 ·ГэВ 3 Кинетическая энергия, ГэВ

25 МИФИ ФИАН ФТИ ЦСКБ ПРОГРЕСС НЦ ОМЗ Основные свойства темной материи Гравитационное взаимодействие Отсутствие электрического заряда Не может состоять из обычных частиц Взаимодействие друг с другом и с барионами не более слабого Имеет массу 100 – 1000 ГэВ 21–25 ноября 2011 года. ИТЭФ. ФФВ Если темная материя состоит из частиц, то эти частицы необычные:

26 МИФИ ФИАН ФТИ ЦСКБ ПРОГРЕСС НЦ ОМЗ Очень легкие (m eV) axion Очень тяжелые (m 100 GeV) WIMP Кандидаты (dark matter) Модель суперсимметрии The lightest stable particle (LSP) – neutralino (χ) Модель многомерного пространства The lightest stable particle (LKP) – Kaluza-Klein particle (B 1 ) Кандидаты на роль частиц темной материи 21–25 ноября 2011 года. ИТЭФ. ФФВ

27 МИФИ ФИАН ФТИ ЦСКБ ПРОГРЕСС НЦ ОМЗ B 1 + B 1 e + + e –, γ + γ,.... Прямые методы Регистрация взаимодействия слабовзаимодействующих массивных частиц с обычным веществом. Косвенные методы Регистрация продуктов аннигиляции WIMP Регистрация продуктов распада WIMP B kk l + l - ; Z 0 Z 0 ; W + W - χ l + l - ν; Z 0 ν; W ± l ± Регистрация частиц темной материи 21–25 ноября 2011 года. ИТЭФ. ФФВ

28 МИФИ ФИАН ФТИ ЦСКБ ПРОГРЕСС НЦ ОМЗ Результаты: 1.Обнаружено возрастание отношения e + /(e + +e - ) в диапазоне энергий 10 – 100 ГэВ по сравнению с моделью вторичного происхождения, что связано с наличием дополнительного источника позитронов. 2.Измеренное отношение p - /p в диапазоне энергий 1 – 100 ГэВ не противоречит вторичному происхождению антипротонов. Интерпретация: Аннигиляция или распад гипотетических частиц, составляющих тёмную материю, на электрон-позитронные пары. Генерации электронно-позитронных пар в ближайших к солнечной системе пульсарах, ударных фронтах. 21–25 ноября 2011 года. ИТЭФ. ФФВ

29 МИФИ ФИАН ФТИ ЦСКБ ПРОГРЕСС НЦ ОМЗ Интерпретация отношения e + / (e + + e ) (эксперимент ПАМЕЛА, рис.1) и полного потока e + + e (эксперимент Fermi/LAT, рис.2) как распад ВИМПОВ (нейтралино) разной массы на лептоны Рис.1.Рис.2. отношение Yuji Kajiyamaa and Hiroshi Okada, T 13 Flavor Symmetry and Decaying Dark Matter, arxiv: Распад частиц темной материи 21–25 ноября 2011 года. ИТЭФ. ФФВ

30 МИФИ ФИАН ФТИ ЦСКБ ПРОГРЕСС НЦ ОМЗ Jeremy Mardon arXiv: v2 Масса ~ 1 TэВ Время жизни ~ с (ГэВ см 2 с ср) -1 ГэВ доля позитронов ПАМЕЛА, Е>10 ГэВ ПАМЕЛА, Е

31 МИФИ ФИАН ФТИ ЦСКБ ПРОГРЕСС НЦ ОМЗ 21–25 ноября 2011 года. ИТЭФ. ФФВ

32 МИФИ ФИАН ФТИ ЦСКБ ПРОГРЕСС НЦ ОМЗ INSIDE SCIENCE RESEARCH --- PHYSICS NEWS UPDATE The American Institute of Physics Bulleting of Research News Number 879 #1, December 22, by Phil Schewe SUPERCONDUCTORS LARGE HADRON COLLIDER PLANETS QUARKS FARTHEST SEEABLE THING ULTRACOLD MOLECULES DIAMOND DETECTORS COSMIC RAYS Another mystery pertains to the findings of two detectors held aloft-one by a balloon and one on a satellite-looking for oddities in the number of antiparticles arriving with regular particles among cosmic rays reaching Earth. They see an excess of such particles which some interpret as evidence for dark matter, a class of very-weakly-interacting particles not seen before. Scientists associated with the balloon-borne ATIC detector (Nature, 20 Nov) and the satellite PAMELA ( LIGHT PASSES THROUGH OPAQUE MATTER MACROSCOPIC FEEDBACK COOLING 10 лучших научных исследований 2008 года в области физики 21–25 ноября 2011 года. ИТЭФ. ФФВ

33 МИФИ ФИАН ФТИ ЦСКБ ПРОГРЕСС НЦ ОМЗ Потоки частиц в радиационном поясе Земли (БМА) 21–25 ноября 2011 года. ИТЭФ. ФФВ Долгота: Широта:

34 МИФИ ФИАН ФТИ ЦСКБ ПРОГРЕСС НЦ ОМЗ O. Adriani et al., APJL 737 L29 (2011); Захваченные антипротоны 21–25 ноября 2011 года. ИТЭФ. ФФВ Поток, (ГэВ·м 2 ·с·ср) 1 Кинетическая энергия, ГэВ

35 МИФИ ФИАН ФТИ ЦСКБ ПРОГРЕСС НЦ ОМЗ Благодарю за внимание! 21–25 ноября 2011 года. ИТЭФ. ФФВ

36 МИФИ ФИАН ФТИ ЦСКБ ПРОГРЕСС НЦ ОМЗ Потоки протонов и гелия 21–25 ноября 2011 года. ИТЭФ. ФФВ Жёсткость R, ГВ Поток·R 2.7, (ГВ·м 2 ·с·ср) 1 ·ГВ 2.7

37 МИФИ ФИАН ФТИ ЦСКБ ПРОГРЕСС НЦ ОМЗ γ=2,70±0,05 γ=2,47±0,07 p He Спектры протонов и ядер гелия 21–25 ноября 2011 года. ИТЭФ. ФФВ Кинетическая энергия, ГэВ/н Поток, (ГэВ/н·м 2 ·с·ср) 1

38 МИФИ ФИАН ФТИ ЦСКБ ПРОГРЕСС НЦ ОМЗ Carbon Boron Спектры бора и углерода 21–25 ноября 2011 года. ИТЭФ. ФФВ Поток, (ГэВ/н·м 2 ·с·ср) 1 Кинетическая энергия, ГэВ/н

39 МИФИ ФИАН ФТИ ЦСКБ ПРОГРЕСС НЦ ОМЗ Зависимость потока протонов от времени 21–25 ноября 2011 года. ИТЭФ. ФФВ Уменьшение солнечной активности Increasing GCR flux Поток, (ГэВ·м 2 ·с·ср) 1 Кинетическая энергия, ГэВ

40 МИФИ ФИАН ФТИ ЦСКБ ПРОГРЕСС НЦ ОМЗ Зависимость потока ядер гелия от времени 21–25 ноября 2011 года. ИТЭФ. ФФВ Поток, (ГэВ/н·м 2 ·с·ср) 1 Кинетическая энергия, ГэВ/н

41 МИФИ ФИАН ФТИ ЦСКБ ПРОГРЕСС НЦ ОМЗ Preliminary Зависимость потока электронов от времени 21–25 ноября 2011 года. ИТЭФ. ФФВ Поток, (ГэВ·м 2 ·с·ср) 1 Кинетическая энергия, ГэВ

42 December 13th 2006 event The Astrophysical Journal, 21–25 ноября 2011 года. ИТЭФ. ФФВ

43 МИФИ ФИАН ФТИ ЦСКБ ПРОГРЕСС НЦ ОМЗ Солнечное событие 4 – 6 ноября 2011 года 21–25 ноября 2011 года. ИТЭФ. ФФВ

44 МИФИ ФИАН ФТИ ЦСКБ ПРОГРЕСС НЦ ОМЗ Солнечное событие 4 – 6 ноября 2011 года 21–25 ноября 2011 года. ИТЭФ. ФФВ

45 МИФИ ФИАН ФТИ ЦСКБ ПРОГРЕСС НЦ ОМЗ Внеапертурное событие высокой энергии 21–25 ноября 2011 года. ИТЭФ. ФФВ

46 МИФИ ФИАН ФТИ ЦСКБ ПРОГРЕСС НЦ ОМЗ Внеапертурное событие высокой энергии 21–25 ноября 2011 года. ИТЭФ. ФФВ

47 МИФИ ФИАН ФТИ ЦСКБ ПРОГРЕСС НЦ ОМЗ Внеапертурное событие высокой энергии 21–25 ноября 2011 года. ИТЭФ. ФФВ

48 МИФИ ФИАН ФТИ ЦСКБ ПРОГРЕСС НЦ ОМЗ Внеапертурное событие высокой энергии 21–25 ноября 2011 года. ИТЭФ. ФФВ

49 МИФИ ФИАН ФТИ ЦСКБ ПРОГРЕСС НЦ ОМЗ Косвенные методы регистрации частиц темной материи 21–25 ноября 2011 года. ИТЭФ. ФФВ ГАЛО Млечный путьВы здесь Аннигиляция нейтралино – кандидата в WIMP по модели суперсимметрии

50 МИФИ ФИАН ФТИ ЦСКБ ПРОГРЕСС НЦ ОМЗ Орбита КА «Ресурс-ДК1» 1 km БМА Квази-полярная (наклонение 70,4°) Эллиптическая (350÷600 км) орбита 21–25 ноября 2011 года. ИТЭФ. ФФВ