Запуск спектрометра GAPS в Антарктиде для поиска антиматерии и изучения темной материи

Шестнадцатого декабря 2025 года с ледяных просторов Антарктиды стартовала научная миссия с использованием крупного научного аэростата, предназначенного для поиска редких ядер космической антиматерии. Аппарат, известный как Спектрометр Общих Античастиц (GAPS), был запущен в рамках ежегодной кампании NASA по запуску долгоживущих аэростатов с базы близ станции Мак-Мердо, принадлежащей Национальному научному фонду США, на шельфовом леднике Росса.

Миссия нацелена на достижение рабочей высоты в 120 000 футов, что эквивалентно примерно 36 километрам над поверхностью Земли, где разреженная атмосфера создает оптимальные условия для регистрации частиц. Эксперимент GAPS откалиброван для обнаружения антидейтронов, которые могут послужить первым косвенным доказательством корпускулярной природы темной материи, составляющей, по оценкам, более 80% всей массы Вселенной. Успешный старт, состоявшийся в 5:30 утра по новозеландскому стандартному времени 16 декабря, положил начало многонедельным наблюдениям, которые будут проводиться в ходе циркулирующего полета вокруг континента.

GAPS использует новаторскую методику идентификации античастиц, основанную на формировании экзотического атома, его последующем распаде с испусканием рентгеновских лучей и регистрации пионно-протонного следа от аннигиляции. Эта концепция, в отличие от экспериментов с магнитными спектрометрами, обеспечивает высокую чувствительность к низкоэнергетическим античастицам, таким как антипротоны и антидейтроны, при значительном подавлении фоновых помех. Низкая геомагнитная отсечка жесткости вблизи Южного полюса дополнительно повышает чувствительность прибора к низкоэнергетическим антидейтронам, которые, согласно многим теориям темной материи, должны проявляться именно в этом диапазоне.

Проект GAPS является результатом международного сотрудничества, в разработке которого ведущую роль сыграл Гавайский университет в Маноа, при участии таких учреждений, как Колумбийский университет, Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе и Северо-Восточный университет, а также партнеров из Японии, Италии и Китая. Профессор Филип фон Доэтинхем, руководитель проекта, отметил, что этот эксперимент ставит Гавайи на передовую в разгадке одной из величайших загадок современной физики. Предыдущие испытания технологии включали проверку концепции на ускорителе в КЕК, Япония, в 2005 году, и летное испытание прототипа (pGAPS) в июне 2012 года.

Эта миссия является частью более широкой кампании NASA, в рамках которой также запущен аппарат PUEO (Payload for Ultrahigh Energy Observations), первый проект, отобранный по программе «Астрофизические Пионеры» NASA, направленной на поддержку перспективных исследований по более низкой стоимости. В то время как PUEO фокусируется на регистрации нейтрино, GAPS концентрируется на антиматерии, что демонстрирует многогранный подход к изучению Вселенной. Сбор данных, рассчитанный на несколько недель, предоставит беспрецедентные ограничения для моделей темной материи; результаты GAPS либо приведут к первому однозначному обнаружению космического антидейтрона, либо исключат широкий спектр моделей, предсказывающих их генерацию.