Эксперимент «ПАМЕЛА» ( проект РИМ-ПАМЕЛА )

1. Эксперимент «ПАМЕЛА» (проект РИМ-ПАМЕЛА) А.М. Гальпер 26.12.2008 АВЭ-2008

2. Italy: CNR, Florence Bari Florence Frascati Naples Rome Trieste Germany: Sweden: Siegen KTH, Stockholm Коллаборация ПАМЕЛА Russia: Moscow Moscow St. Petersburg

3. Научные задачи проекта «РИМ-ПАМЕЛА» • Поиск антивещества • Изучение природы темной материи • 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)‏

4. Физическая схема магнитного спектрометра «ПАМЕЛА» 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.

5. Характеристики магнитного спектрометра ПАМЕЛА

6. Общий вид спектрометра ПАМЕЛА

7. Запуск Ресурс-ДК № 115/06/06

8. Ресурс-ДК №1, «ЦСКБ-Прогресс» Параметры рабочей орбиты: - наклонение орбиты, град 70 - минимальная высота орбиты, км 361 - 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, м2 36 Комплексная двигательная установка Антенна командно-измерительной системы Батарея солнечная Антенна бортового синхронизирующего координатно-временного устройства Агрегатный отсек Гермоконтейнер с НА "ПАМЕЛА" Приборный отсек Специальный отсек Приборный Гермоконтейнер, «АРИНА» Радиатор-охладитель Блок определения координат звезд Оптико-электронная аппаратура Антенное устройство высокоскоростной радиолинии Инфракрасный построитель местнойвертикали Антенна командно-измерительной системы

9. Траектория КА «Ресурс ДК» №1 • Квази-полярная (70,4°)‏ • Эллиптическая (350÷600 km) орбита Москва БМА РАН 14.12.2006

10. Передача данных • Собственнаяпамять ПАМЕЛЫ (2GB), 1 событие = 5Кб • Передачаинформации в бортовуюпамять 8 –10 раз в день16 – 20 GB • Сбросинформациинаназемнуюстанцию 3-4 раза в день • Ошибкиприпередачи <10-8 • Наземнаястанцияприема: НаучныйцентроперативногомониторингаЗемли(НЦ ОМЗ)‏ • (Отрадное, Москва)

12. Flight data: 0.763 GeV/c antiproton annihilation

13. Антипротон Энергия 230 МэВ

14. Позитрон Энергия 92 ГэВ

15. Flight data: 36 GeV/c interacting proton Mirko Boezio, CERN, 2008/10/28

16. 14.7 GV Interacting nucleus (Z = 8)‏

17. Событие вне апертуры

20. Antiproton to proton ratioastro-ph 0810.4994

21. Выделение позитронных событий • Равенство энергии, измеренной по трекеру и калориметру; • Взаимодействие в первых трех слоях калориметра; • Продольное распределение ливня; • Информация с нейтронного и ливневого детекторов; • Поперечные размеры ливня (отношение выделенной энергии в «Мольеровском столбе» к полному энерговыделению в калориметре).

22. Flight data: 51 GeV/c positron

23. Positron selection with calorimeter Rigidity: 20-30 GV e- e+ p + Fraction of charge released along the calorimeter track (left, hit, right) • Energy-momentum match • Starting point of shower • Longitudinal profile

24. e+ background estimation from data Rigidity: 28-42 GV e- ‘presampler’ p e+ p + • Energy-momentum match • Starting point of shower

25. Positron to Electron Ratioastro-ph 0810.4995 End 2007: ~10 000 e+ > 1.5 GeV ~2000 > 5 GeV

26. Spectrum of Galaxy protons

27. Positron to Electron Ratio below the Earth radiation belt

28. 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. Измеренное отношение p-/p в диапазоне энергий 1 – 100 ГэВ не противоречит вторичному происхождению антипротонов.

29. Интерпретация: • Неправильность величин, используемых при расчётах вторичных потоков электронов и позитронов. • Генерации электронно-позитронных пар в ближайших к солнечной системе пульсарах . • Аннигиляция или распад гипотетических частиц, составляющих тёмную материю, на электрон-позитронные пары.

30. Очень легкие (m ≤ eV)‏ axion Кандидаты (dark matter)‏ Модель суперсимметрии The lightest stable particle (LSP) – neutralino (χ)‏ Очень тяжелые (m ≥ 100 GeV) WIMP Модель многомерного пространства The lightest stable particle (LKP) – Kaluza-Klein particle (B1)‏ Изучение природы темной массы

31. Изучение природы темной массы Прямые методы Регистрация взаимодействия WIMP с обычным веществом. Косвенные методы Регистрация продуктов аннигиляции WIMP B1 + B1 → e+ + e –, γ + γ, ....

32. Left: the calculated positron fraction compared with observations; right: ¯p/p ratio. Arxiv.org 0811.0176

33. Заключение24 деабря 2008ПАМЕЛА функционирует нормальноЗа последние 24 часа осуществлено4 сброса информации общим объемом 20 ГБ. К настоящему дню накоплено информации 12 ТБ

34. Model-independent implications of the e+, e-, anti-proton cosmic ray spectra on properties of Dark Matter Marco Cirelli, Mario Kadastik, Martti Raidal, Alessandro Strumia

35. Positron and antiproton fraction as function of energy from DM decaying to lepton pairs. Arxiv.org 0811.0176

36. (a) The predicted positron fraction from AH decay via the kinetic mixing with U(1)B−L(blue line) and U(1)5 (magenta line), compared with the experimental data, including the recent PAMELA results; (b) For U(1)B−L case only, using different sets of parameters in solving. Arxiv.org 0811.3357

37. Скорость счета РАН 14.12.2006

38. Потокичастицв радиационномпоясеЗемли (БМА)‏

39. e+ background estimation from data Rigidity: 20-28 GV e- ‘presampler’ p e+ p + • Energy-momentum match • Starting point of shower

40. e+ background estimation from data Rigidity: 6.1-7.4 GV e- ‘presampler’ p e+ p + • Energy-momentum match • Starting point of shower