På bilden här, AMS är synlig på ISS precis efter att ha installerats, med en amerikansk rymdfärja dockad längst till höger, en rysk Soyuz-kapsel dockad längst till vänster, och den blå jorden som hyser alla nationer som är synliga över bakgrunden. Kredit:NASA
Den 19 maj, 2011, astronauter använde en fjärrstyrd robotarm för att fästa en nästan 17, 000-pund nyttolast vid sidan av den internationella rymdstationen. Den nyttolasten var Alpha Magnetic Spectrometer, eller AMS-02, ett internationellt experiment sponsrat av det amerikanska energidepartementet och NASA.
AMS designades för att upptäcka kosmiska strålar, högenergiska partiklar och kärnor som bombarderar jorden från rymden. Sedan installationen, AMS har samlat in data från mer än 90 miljarder kosmiska strålar, experimentledaren Sam Ting rapporterade idag i ett kollokvium vid experimentets högkvarter, CERN European Research Center.
Ting, en nobelpristagare och Thomas Dudley Cabot professor i fysik vid Massachusetts Institute of Technology, delade med sig av en blandning av nya och senaste resultat under sitt föredrag. Tillsammans förklarade de det ihärdiga budskapet från AMS-experimentet:Vi har mycket kvar att lära av kosmiska strålar.
För en, kosmiska strålar kan berätta om obalansen mellan materia och antimateria i universum.
Eftersom materia och antimateria partiklar skapas i par, forskare tror att Big Bang borde ha producerat hälften av varje. Men de jämnt matchade partnerna skulle ha förintat varandra, och vi skulle inte existera.
Den allmänt accepterade teorin är att denna obalans uppstod tack vare processer i det mycket unga universum som gynnar materia framför antimateria. Men en alternativ idé är att en stor mängd antimateria fortfarande finns där ute; den har helt enkelt inte haft en chans att kollidera med vårt materiefyllda universum.
En ledtråd till att så är fallet skulle vara att hitta en antimateriakärna i det vilda.
Med den försumbara mängd antimateria som finns i vårt universum, "det är nästan omöjligt att göra något större än en proton, " säger AMS biträdande huvudutredare Mike Capell vid MIT. "Att få ihop antimateria för att kollidera med en antihelium- eller antikolkärna är inte särskilt troligt."
AMS-forskare hävdar inte att de har upptäckt antihelium, men de tillkännagav att de inte har uteslutit "några" kandidatevenemang.
"Med tanke på framgången med den vanliga kosmologiska modellen och frånvaron av gammastrålar från hypotetiska materia-antimateria-gränssnitt, Jag tycker att det är väldigt osannolikt att det skulle finnas hela galaxer gjorda av antimateria, " säger den teoretiske astrofysikern Roger Blandford från Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology, ett gemensamt institut för Stanford University och SLAC National Accelerator Laboratory. "Men det är den typen av undersökning som fortfarande kan ge oss en överraskande upptäckt."
Kosmiska strålar kan också berätta något om mörk materia, som aldrig har upptäckts direkt.
Kosmisk strålning kan bestå av en mängd olika partiklar, såsom elektroner eller deras antimateriamotsvarigheter, positroner. I tidigare mätningar, AMS upptäckte ett överraskande antal positroner i den högre delen av sitt energiområde. Det är möjligt att kollisioner mellan mörk materia partiklar skapade detta överskott av antimateria partiklar.
En uppdaterad analys - den här med nästan dubbelt så många elektroner och positroner - fortsätter att visa detta överskott. Men mörk materia är inte den enda möjliga orsaken, säger Blandford.
"En tolkning är att man ser förintelsen av mörk materia partiklar, " säger han. "Men det kan finnas lika rimliga förklaringar förknippade med traditionell astrofysik som kan ge samma sorts signal."
Pulsar är en särskilt svår alternativ källa att utesluta. Men AMS-forskare räknar med att de kommer att samla in tillräckligt med data för att bättre kunna skilja mellan modeller senast 2024, sa Ting i sin presentation.
Kosmiska strålar kan berätta om deras historia.
När partiklar i kosmisk strålning närmar sig ljusets hastighet, tiden saktar effektivt ner för dem, som Albert Einstein förutspådde i sin relativitetsteori. Vi kan se tecken på tidsutvidgning i den förlängda livslängden för partiklar som rör sig nära ljusets hastighet.
I ett kommande AMS-resultat, forskare tittar på hur mycket livstiden för isotoper av beryllium sträcker sig när de färdas i kosmiska strålar. Baserat på den mätningen, de uppskattar att de kosmiska strålarna vi ser i vår galax är cirka 12 miljoner år gamla.
Kosmiska strålar kan berätta om vad de går igenom på sin resa till jorden.
Både observation och teori har en väg att gå på detta område, säger Blandford. "De är båda pågående arbeten och, trots stora framsteg, vi förstår fortfarande inte hur kosmiska strålar fortplantar sig från deras källor – främst supernovarester – till jorden."
När kosmiska strålar kommer i kollisioner, de kan producera sekundära kosmiska strålar, som består av olika ingredienser. I ett nyligen publicerat resultat som studerar förhållandet mellan bor (finns endast i sekundära kosmiska strålar) och kol (finns i primär kosmisk strålning) vid olika energier, AMS-forskare hittade möjliga bevis på turbulens i de kosmiska strålarnas väg till vår planet - men inget som skulle förklara överskottet av positron.
Till sist, kosmiska strålar kan berätta för oss att vi inte vet vad vi tror att vi vet.
I en opublicerad analys, AMS-forskare fann att deras mätningar av spektra och förhållanden mellan olika kärnor-protoner, litium och helium – passade inte bra med förutsägelser. Detta kan innebära att forskarnas antaganden om kosmisk strålning måste omprövas.
AMS-forskare vill hjälpa till med det. De planerar att samla in data från hundratals miljarder primära kosmiska strålar under de kommande åren när deras experiment fortsätter sin bana cirka 240 miles över jorden.
