Eine bahnbrechende Entdeckung im Bereich der Physik wurde von Forschern des Departments für Physik und Geologie in Perugia, Italien, in Zusammenarbeit mit dem Nationalen Institut für Kernphysik (INFN) gemacht. Das Team, das Teil der internationalen AMS-02-Kollaboration ist, hat eine einzigartige Beobachtung erzielt: die zeitliche Variation von Antiprotonen, Helium, Kohlenstoff und Sauerstoff über einen vollständigen Sonnenzyklus, der sich über 11 Jahre erstreckt. Diese beispiellose Leistung liefert wertvolle Einblicke in die Auswirkungen der Sonnenaktivität.
Das AMS-02-Experiment, das seit 2011 auf der Internationalen Raumstation betrieben wird, hat über 240 Milliarden Datenpunkte gesammelt und kosmische Strahlung präzise nach Typ und Energie identifiziert, wobei Materie von Antimaterie und schwere Kerne von leichten Kernen unterschieden werden. Diese internationale wissenschaftliche Initiative, an der Forscher von verschiedenen italienischen Universitäten und INFN-Sektionen beteiligt sind, wird von der italienischen Raumfahrtbehörde (ASI) unterstützt.
Die Gruppe aus Perugia spielte eine entscheidende Rolle bei der Planung und Konstruktion von AMS-02 und unterstützt weiterhin die Datenerfassung, -analyse und die Entwicklung neuer Detektoren zur Verbesserung der Leistung. Ihre laufenden Forschungen, einschließlich Tests in den SERMS-Laboren für Weltraumqualifikation in Terni, zeigen ihr Engagement, die Grenzen der Weltraumforschung zu erweitern.
Die Expertise, die durch die Zusammenarbeit mit AMS gewonnen wurde, hat das Team aus Perugia mit wertvollem Wissen über die Strahlungsumgebung im Weltraum ausgestattet. Dieses Wissen wird durch eine langfristige Vereinbarung zwischen der Universität Perugia und der ASI sowie durch das Projekt „Department of Excellence“, den Space and Universe Perugia Research Cluster (SUPER-C), weiterentwickelt, das für den Zeitraum 2023-2027 eine Investition von 9 Millionen Euro vom italienischen Ministerium für Universität und Forschung (MUR) erhalten hat.
„Die AMS-02-Daten zur zeitlichen Variation zahlreicher Arten von kosmischer Strahlung stellen einen einzigartigen Datensatz dar, der es uns ermöglichen wird, die Ausbreitung von kosmischer Strahlung in der Heliosphäre im Detail zu untersuchen“, betont Professorin Bruna Bertucci, Vize-Internationale Koordinatorin der AMS-Kollaboration. „Die Ergebnisse, die im Rahmen des AMS-02-Experiments erzielt wurden, liefern originelle und unerwartete wissenschaftliche Erkenntnisse über die Herkunft und Ausbreitung von kosmischer Strahlung. Nur ein im Weltraum betriebenes magnetisches Spektrometer wie AMS-02 kann das Vorzeichen der Ladung von kosmischer Strahlung messen und so diese Ergebnisse erzielen.“
„Wir haben gezeigt, dass die Variation im Zeitverlauf für Teilchen mit gleichem Ladungszeichen ähnlich ist und für Teilchen mit entgegengesetzten Zeichen deutlich unterschiedlich ist. Darüber hinaus haben wir zum ersten Mal beobachtet, dass die Intensität der Variation für nukleare Arten zwischen Helium und Sauerstoff unterschiedlich ist und mit der spektralen Form des Teilchenflusses zusammenhängt“, kommentiert Dr. Maura Graziani, Forscherin am Department für Physik und Geologie und lokale Koordinatorin der UniPg/INFN-Forschungsgruppe für das AMS-Experiment.
„Geladene kosmische Strahlung stellt eines der Hauptrisiken für Instrumente und die Gesundheit von Astronauten im Weltraum dar“, stellt Professor Nicola Tomassetti, Leiter des Programms für Strahlenstudien im Rahmen der UniPg-ASI-Vereinbarung, fest. „Die Daten, die im Rahmen des AMS-02-Experiments gesammelt wurden, liefern grundlegende wissenschaftliche Ergebnisse für die Entwicklung von Schutzsystemen für Astronauten vor der unvermeidlichen und kontinuierlichen Exposition gegenüber kosmischer Strahlung im Weltraum.“