El Imán

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Magnet Deflection

El Imán curva de manera opuesta la trayectoria de partículas y antipartículas cargadas.


El Imán es el corazón de AMS. Gracias a él podemos separar la materia de la antimateria y además, a partir del radio de curvatura podemos estimar sus momentos.

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¿Para qué necesitamos un Imán?

Cada particular tiene asociada una antipartícula de la misma masa pero de carga opuesta. Por ejemplo, el positrón (e+) es la antipartícula del electrón (e-); tiene su misma masa pero carga positiva.

El modo más sencillo de separar partículas y antipartículas se basa en el uso de campos magnéticos. Al atravesar una región des espacio donde existe un campo magnético, las trayectorias de las partículas cargadas y las de sus antipartículas (de carga eléctrica opuesta) se curvan en sentido puesto. A partir de la curvatura es posible distinguir entre electrones y positrones y, midiendo el radio de curvatura, determinar su momento.

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Los dos Imanes de AMS

La Colaboración AMS ha desarrollado dos tipos de imanes para utilizar en el espacio: un Imán Permanente (PM) y un Imán Superconductor (SCM). Durante el primer vuelo de prueba de AMS (» Imán Permanente de AMS

» Imán Superconductor de AMS

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En profundidad: ¿Cuál es el Imán más adecuado para la misión en la ISS?

Los dos tipos de imanes se han construido con técnicas distintas y se han diseñado para operar en condiciones muy diferentes. El SCM es mucho más complejo que el PM, tiene una intensidad de campo mayor pero su vida de operación es menor. Desde el punto de vista de la física de los Rayos Cósmicos, hay dos aspectos importantes:

1) La Intensidad del Campo Magnético: una mayor intensidad conlleva una capacidad de curvatura mayor y permite separar partículas de antipartículas a mayores energías;

2) 2) El tiempo de vida del Experimento: una mayor duración del experimento aumenta la probabilidad de observar sucesos raros candidatos a antimateria de origen primigenio. Además, los Rayos Cósmicos de alta energía tiene un flujo mucho menos que los de baja energía. Aumentando el tiempo de exposición extendemos la región de energía que podemos estudiar.

Para alcanzar los objetivos científicos propuestos en AMS-02 hemos considerado dos posibles escenarios:

Escenario con Imán Superconductor: la intensidad del campo magnético es 5 veces superior a la del PM. En combinación con el detector de trazas (Silicon Tracker) podemos separar material de antimateria hasta energías del orden de 1 TeV. Sin embargo, el SCM tiene una vida operativa máxima de 3 años y, durante este periodo, el número de partículas que esperamos con energías de aproximadamente 1 TeV es muy pequeño. Por eso, la configuración deAMS-02 con SCM se ha optimizado para un tiempo de exposición de 3 años y una energía máxima de pocos TeV. .

Escenario con Imán Permanente: su campo magnético es 5 veces menor pero el tiempo de duración es ilimitado. La reducida capacidad de curvatura se puede compensar con una configuración diferente de los planos del detector de trazas que extienda significativamente los muestreos de la trayectoria de las partículas fuera del núcleo del imán. En esta configuración, el signo de la carga se puede determinar utilizando el imán permanente hasta energías de 1 TeV con la misma precisión que con el SCM. Aunque esta configuración reduce en un 40% la aceptancia geométrica de AMS para partículas de alta energía, la precisión estadística no se ve afectada debido al mayor tiempo de exposición.

Desde el punto de vista de los objetivos de física de AMS, ambos escenarios (PM y SCM) son bastante parecidos.

Inicialmente estaba previsto que AMS-02 permaneciese acoplado a la ISS por un periodo 3 años y utilizase un imán superconductor. Después del accidente del Columbia, el número de vuelos del transbordador espacial se redujo drásticamente de modo que tras de su instalación en la ISS, AMS-02 no volverá a la Tierra y podrá estar funcionando de 10 a 15 años. La decisión sobre qué imán utilizar depende de los resultados de los Tests de Vacío Térmico que se realizarán en ESTEC en Abril del 2010: dependiendo de la durabilidad del SCM en el simulador de las condiciones espaciales será posible decidir qué configuración experimental del AMS-02 maximiza los resultados de física una vez quede instalado en la ISS.

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Por saber más:

» Imán Permanente de AMS

» Imán Superconductor de AMS