Le spectre électron plus positon mesuré par DAMPE. Crédit :collaboration DAMPE
L'explorateur de particules de matière noire (DAMPE, également connue sous le nom de Wukong) a publié ses premiers résultats scientifiques le 30 novembre dans La nature , présentant la mesure précise du flux d'électrons des rayons cosmiques, en particulier une coupure spectrale à ~0,9 TeV. Les données peuvent faire la lumière sur l'annihilation ou la désintégration de la matière noire des particules.
DAMPE est une collaboration de plus d'une centaine de scientifiques, techniciens et étudiants de neuf instituts en Chine, Suisse et Italie, sous la direction du Purple Mountain Observatory (PMO) de l'Académie chinoise des sciences (CAS). La mission DAMPE est financée par les projets stratégiques prioritaires scientifiques et technologiques en sciences spatiales du CAS.
DAMPÉ, Le premier satellite astronomique chinois, a été lancé depuis le centre de lancement de satellites chinois Jiuquan en orbite héliosynchrone le 17 décembre, 2015. A une altitude d'environ 500 km, DAMPE collecte des données depuis une semaine après son lancement.
Au cours de ses 530 premiers jours de fonctionnement scientifique jusqu'au 8 juin de cette année, DAMPE a détecté 1,5 million d'électrons et de positons de rayons cosmiques au-dessus de 25 GeV. Les données d'électrons et de positons sont caractérisées par une résolution énergétique sans précédent et une faible contamination de fond de particules.
La figure 1 montre les premiers résultats publiés dans la gamme d'énergie de 25 GeV à 4,6 TeV. Les données spectrales dans la gamme d'énergie de 55 GeV-2,63 TeV préfèrent fortement un modèle de loi de puissance à rupture régulière à un modèle de loi de puissance unique.
Une comparaison du spectre électron plus positron mesuré par DAMPE avec d'autres mesures publiées. Crédit :Collaboration DAMPE, du journal Nature
DAMPE a détecté directement une cassure spectrale à ~0,9 TeV, avec l'indice spectral passant de ~3,1 à ~3,9. La mesure précise du spectre des électrons et des positons des rayons cosmiques, en particulier la déclinaison du flux aux énergies TeV, rétrécit considérablement l'espace des paramètres des modèles tels que les pulsars proches, restes de supernova, et/ou des candidats à la matière noire particulaire qui ont été proposés pour rendre compte de "l'anomalie de positons" révélée précédemment par PAMELA et AMS-02, selon FAN Yizhong, concepteur en chef adjoint du système d'application scientifique de DAMPE.
"Avec les données des expériences du fond diffus cosmologique, mesures de rayons gamma à haute énergie, et autres télescopes astronomiques, les données DAMPE peuvent aider à clarifier le lien entre l'anomalie des positons et l'annihilation ou la désintégration de la matière noire des particules, ", a déclaré FAN.
Les données suggèrent également la présence d'une structure spectrale entre 1 et 2 TeV d'énergie, un résultat possible de sources de rayons cosmiques proches ou de processus physiques exotiques. Encore, davantage de données sont certainement nécessaires pour explorer ce phénomène.
DAMPE a enregistré plus de 3,5 milliards d'événements de rayons cosmiques, avec des énergies d'événement maximales dépassant ~ 100 trillions d'électronvolts (TeV). DAMPE devrait enregistrer plus de 10 milliards d'événements de rayons cosmiques au cours de sa durée de vie utile, qui devrait dépasser cinq ans compte tenu de l'état actuel de ses instruments.
Explorateur de particules Dark Matter (DAMPE, également connu sous le nom de Wukong) Crédit :National Space Science Center, Académie chinoise des sciences
Plus de statistiques permettront une mesure plus précise du spectre des électrons et des positons des rayons cosmiques jusqu'à ~10 TeV. Les scientifiques pourront également explorer les caractéristiques spectrales potentiellement générées par l'annihilation/la désintégration des particules de matière noire ou des sources astrophysiques proches, par exemple., pulsars.
La figure 2 compare les résultats des spectres d'électrons et de positons des rayons cosmiques de DAMPE et d'autres expériences. Les résultats de DAMPE rapportés ici démontrent la capacité unique de DAMPE à explorer d'éventuelles nouvelles physiques et/ou nouvelles astrophysiques dans la fenêtre d'énergie TeV, grâce à sa haute résolution énergétique, grande acceptation instrumentale, large couverture énergétique, excellent pouvoir de séparation électron/proton, et longue durée de vie.
Le premier résultat scientifique de DAMPE est une étape importante pour la collaboration internationale. La mission continuera à étudier les rayons cosmiques galactiques jusqu'à ~10 TeV pour les électrons/rayons gamma et des centaines de TeV pour les noyaux, respectivement. Les données DAMPE devraient révéler de nouveaux phénomènes de l'univers dans la fenêtre TeV.
