Partikkeldetektor skal løse universets mysterier

Snart monteres en ultrafølsom partikkeldetektor på romstasjonen. Instrumentet skal måle antimaterie og mørk materie, og har norsk teknologi.

Publisert
Romfergen Endeavor står klar på oppskytingsrampen før sin aller siste ferd. (Foto: AMS-02 Collaboration)
Romfergen Endeavor står klar på oppskytingsrampen før sin aller siste ferd. (Foto: AMS-02 Collaboration)

Romfergen Endeavors aller siste tur er lagt til 29. april 2011. Da tar Endeavor med seg det som er partikkelfysikkens versjon av Hubble-teleskopet for montering utenpå den internasjonale romstasjonen.

Den ultrafølsomme partikkeldetektoren heter Alpha Magnetic Spectrometer 02 (AMS-02). Instrumentet skal finne svar på noen av de mest sentrale gåtene om universet, hvordan det ble til og har utviklet seg.

Oppdager en kjerne

AMS-02 skal lete etter antimaterie og mørk materie i den kosmiske strålingen fra rommet.

For hvor mye antimaterie finnes det i universet? Hvorfor er det mye mindre av antimaterie enn vanlig materie? Hva består mørk materie og mørk energi egentlig av?

Teori om mengden av de ulike typene materie som kan finnes i dagens univers. (Illustrasjon: AMS-02 Collaboration)
Teori om mengden av de ulike typene materie som kan finnes i dagens univers. (Illustrasjon: AMS-02 Collaboration)

Partikkeldetektoren er så følsom at den kan oppdage en eneste antimateriekjerne blant milliarder av vanlige partikkelkjerner. Den fanger inn partiklene ved hjelp av et magnetfelt som er 20 000 ganger sterkere enn jordas magnetfelt.

Alt ved AMS-02 er stort, både selve instrumentet, vitenskapen og samarbeidet bak. 56 forskningsinstitusjoner og romorganisasjoner over hele verden er med på kjempeprosjektet, som ledes av ingen ringere enn nobelprisvinner i fysikk, Samuel Ting.

Kan flytte fysikkens grenser

Han mener muligheten for unike oppdagelser absolutt er til stede. AMS-02 vil observere antimateriepartikler som kalles antiprotoner, negativt ladde protoner.

- Dukker imidlertid partikler av antimaterien anti-Helium opp, vil det være helt spektakulært, sier Mæhlum.

Skiller materie fra antimaterie

Det norske firmaet Gamma Medica Ideas har levert teknologi til romobservatoriet, integrerte elektroniske kretser som forsterker signalet fra den kosmiske strålingen som skal fanges opp av AMS-02. Hele 1500 slike kretser sitter i romobservatoriet.

AMS-02 er en kjempe på hele 64 kubikkmeter og nesten 7 tonn.

AMS-02 i testkammer på ESTEC hos ESA. (Foto: AMS-02 Collaboration)
AMS-02 i testkammer på ESTEC hos ESA. (Foto: AMS-02 Collaboration)

- Det er veldig stort for et instrument som skal skytes opp i rommet, men lite for en detektor for høyenergipartikler, som for eksempel finnes på CERN, sier Gunnar Mæhlum, forskningssjef ved Gamma Medica Ideas.

- Disse kretsene er små, men er veldig viktige for den delen av AMS-02 som skiller materie fra antimaterie, sier Mæhlum.

For det norske firmaet betydde leveransen til AMS-02 mye. De fikk en fot innenfor døren til romindustrien, og det viste seg å gi solid suksess.

Teknologi til flere romobservatorier

I dag har Gamma Medica Ideas levert teknologi blant annet til gammastråledetektoren ASIM (Atmosphere-Space Interactions Monitor), som også skal opp på romstasjonen.

Satellitten SWIFT, som ble skutt opp i 2004, leter etter gammaglimt fra fjerne eksploderende stjerner, ved hjelp av teknologi fra Gamma Medica Ideas.

Den europeisk-japanske romsonden Bepi Colombo skal undersøke solsystemets innerste planet Merkur. Også den har teknologi fra det norske firmaet.

Redder liv på jorda

Gamma Medica Ideas bruker den samme teknologien mot sykdommer.

Ved hjelp av støtte fra blant annet Norsk Romsenter videreutviklet firmaet sin gammastråledetektor til bruk i mammografi for å oppdage brystkreft.

Romteknologien gjorde instrumentene både mer følsomme og mer nøyaktige.

- Framskrittene vi gjør, kommer både pasienter og romforskere til gode, sier Mæhlum.

Slik vil AMS-02 sitte utenpå romstasjonen, se rød sirkel. Illustrasjon: AMS-02 Collaboration
Slik vil AMS-02 sitte utenpå romstasjonen, se rød sirkel. Illustrasjon: AMS-02 Collaboration


Vitenskap i stor skala

- Siden romstasjonen har fått forlenget levetid, kan AMS-02 måle kosmisk stråling i kanskje så mye som 10 år, sier Terje Wahl, avdelingsdirektør for forskning og jordobservasjon ved Norsk Romsenter.

Prototypen av instrumentet, AMS-01, satt på romfergen Discovery i 1998. De gode resultatene fra målingene gjorde at NASA besluttet å skyte opp AMS-02.

Det nye instrumentet er større, bedre og tusen ganger mer følsomt. Wahl mener det garantert kommer til å flytte grensene for det vi vet om fysikken og universet.

- Dette er vitenskap på aller høyeste nivå og i stor skala, avslutter Wahl.