PAMELA

PAMELA (acronyme anglais : , ) est un observatoire spatial des rayons cosmiques dont l'objectif principal est l'étude de l'antimatière présente dans l'univers à travers la détection des positrons et des antiprotons.

Parmi les autres objectifs poursuivis figurent l'étude de l'influence du Soleil sur les flux de rayons cosmiques, la mesure des particules à haute énergie produites par le Soleil, présentes dans la magnétosphère terrestre et des électrons générés par Jupiter. Les concepteurs du projet espéraient également que l'instrument puisse mettre en évidence les produits de l'annihilation de la matière noire. L'expérience lancée avec le satellite d'observation de la Terre russe Resours-DK1 en 2006 continuait à fournir des résultats en 2013.

Historique

PAMELA est une réalisation du collectif Wizard qui rassemble des équipes de recherche russe, italienne, allemande et suédoise. Le collectif est à l'origine de nombreuses expériences sur les rayons cosmiques lancées à bord de satellites scientifiques, comme Fermi-GLAST, ou de ballons-sondes. L'expérience scientifique PAMELA a couté de dollars et devait durer trois ans. Elle est toujours opérationnelle six ans après son lancement.

PAMELA a été lancé le par une fusée russe Soyouz avec le satellite d'observation de la Terre russe Resours-DK1 dont elle est solidaire et qui lui fournit son énergie. À la date de lancement il s'agissait du détecteur de particules le plus complexe jamais lancé dans l'espace par la précision exceptionnelle la charge, la masse et le spectre d'énergie des particules cosmiques qui heurteront son détecteur.

Caractéristiques de l'instrument

PAMELA est construit autour d'un spectromètre à aimant permanent de qui lui donne la forme d'un cylindre haut de et d'une masse de . L'aimant (hauteur , cavité centrale carré de , masse ) courbe la trajectoire des particules chargées qui le traversent. Le rayon de courbure est mesuré par des capteurs en silicium disposés en six couches. Le détecteur permet de mesurer la charge de particules allant jusqu'à . Dans la partie inférieure de l'instrument se trouve un calorimètre imageur utilisant des capteurs en silicium-tungstène pour distinguer les hadrons et les leptons, et permet de mesurer l'énergie des électrons jusqu'à plusieurs centaines de GeV avec une précision de 5,5 %. Le détecteur « temps de vol » (ToF) est constitué de six couches de scintillateurs en plastique disposés sur trois plans (S1, S2 et S3) orthogonaux à la trajectoire des particules incidentes. La distance entre les plans S1 et S3 est de . Il détermine la vitesse des particules et leur charge jusqu'à la masse atomique Z=8. La superficie du capteur S1 est de . Un détecteur neutronique a pour objectif d'améliorer la précision de la séparation entre hadrons et leptons et d'accroitre la sensibilité de l'instrument pour lui permettre de détecter les protons et les électrons ayant une énergie comprise entre 10 et 10 eV. Il est constitué par des compteurs proportionnels à gaz remplis avec du ³He. Les détecteurs anti-coïncidence, qui permettent d'exclure les particules qui ne traversent pas l'instrument de manière optimale, sont composés de quatre détecteurs recouvrant les parois de l'aimant, un détecteur couvrant le sommet de l'aimant à l'exclusion de l'entrée de la cavité et quatre détecteurs couvrant les parois de la partie supérieure du détecteur. PAMELA consomme .

+ Sensibilité de l'instrumentParticulesÉnergieAntiproton - Positron – Électron – Proton – Électron/positronjusqu'à Noyaux d'hélium – Noyaux d'atomes légers (jusqu'au carbone)jusqu'à Isotopes du deutérium – Isotope ³He – Recherche d'anti noyaux atomiquesSensibilité supérieures à antiHe/He

Résultats

Initialement l'instrument solidaire du satellite Resours circulait sur une orbite elliptique avec une inclinaison de 70°. Depuis il circule sur une orbite quasi circulaire de . PAMELA transmet quotidiennement de données.

Un excédent de positrons a été détecté dans la gamme d'énergie puis confirmé pour les énergies supérieures à . Cette mesure pourrait être interprété comme résultant de l'annihilation de la matière noire.

Notes et références

Voir aussi Articles connexes Rayons cosmiques Spectromètre magnétique Alpha (AMS) instrument du même type opérationnel depuis 2011. CALET instrument de mème type installé sur la Station spatiale internationale en 2015 CAPRICE, précédente expérience similaire lancée en ballon stratosphérique. NINA, précédente expérience similaire lancée en ballon stratosphérique.

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