De Dark Matter Particle Explorer (DAMPE, ook bekend als Wukong) missie publiceerde haar eerste wetenschappelijke resultaten op 30 november in Natuur , presentatie van de nauwkeurige meting van kosmische straling elektronenflux, vooral een spectrale breuk bij ~ 0,9 TeV. De gegevens kunnen licht werpen op de vernietiging of het verval van donkere materie van deeltjes.

DAMPE is een samenwerking van meer dan honderd wetenschappers, technici en studenten van negen instituten in China, Zwitserland en Italië, onder leiding van het Purple Mountain Observatory (PMO) van de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS). De DAMPE-missie wordt gefinancierd door de strategische prioritaire wetenschaps- en technologieprojecten in ruimtewetenschap van CAS.

DAMP, China's eerste astronomische satelliet, werd gelanceerd vanuit China's Jiuquan Satellite Launch Center in een zonsynchrone baan op 17 december, 2015. Op een hoogte van ongeveer 500 km, DAMPE verzamelt sinds een week na de lancering gegevens.

Tijdens de eerste 530 dagen van wetenschappelijke werking tot en met 8 juni van dit jaar, DAMPE heeft 1,5 miljoen kosmische stralingselektronen en positronen boven 25 GeV gedetecteerd. De elektronen- en positrongegevens worden gekenmerkt door een ongekend hoge energieresolutie en lage deeltjesachtergrondverontreiniging.

Figuur 1 toont de eerste gepubliceerde resultaten in het energiebereik van 25 GeV tot 4,6 TeV. De spectrale gegevens in het energiebereik van 55 GeV-2,63 TeV geven sterk de voorkeur aan een soepel gebroken power-law-model boven een enkel power-law-model.

DAMPE heeft direct een spectrale breuk gedetecteerd bij ~0,9 TeV, waarbij de spectrale index verandert van ~3.1 tot ~3.9. De nauwkeurige meting van het kosmische stralingselektronen- en positronenspectrum, in het bijzonder de fluxdeclinatie bij TeV-energieën, vernauwt de parameterruimte van modellen zoals nabijgelegen pulsars aanzienlijk, supernovaresten, en/of kandidaten voor donkere materie van deeltjes die werden voorgesteld om de "positron-anomalie" te verklaren die eerder werd onthuld door PAMELA en AMS-02, volgens FAN Yizhong, plaatsvervangend hoofdontwerper van het wetenschappelijke aanvraagsysteem van DAMPE.

"Samen met gegevens van de kosmische achtergrondexperimenten met microgolven, hoge energie gammastraling metingen, en andere astronomische telescopen, de DAMPE-gegevens kunnen uiteindelijk helpen om het verband tussen de positron-anomalie en de vernietiging of het verval van donkere materie van deeltjes te verduidelijken, " zei FAN.

Gegevens wijzen ook op de aanwezigheid van een spectrale structuur tussen 1 en 2 TeV-energieën - een mogelijk resultaat van nabijgelegen kosmische stralingsbronnen of exotische fysieke processen. Nog, er zijn beslist meer gegevens nodig om dit fenomeen te onderzoeken.

DAMPE heeft meer dan 3,5 miljard kosmische stralingsgebeurtenissen geregistreerd, met maximale gebeurtenisenergieën van meer dan ~ 100 biljoen elektronvolt (TeV). DAMPE zal naar verwachting meer dan 10 miljard kosmische stralingsgebeurtenissen registreren gedurende zijn nuttige levensduur - naar verwachting meer dan vijf jaar gezien de huidige staat van zijn instrumenten.

Meer statistieken zullen een nauwkeurigere meting van het kosmische stralingselektronen- en positronspectrum tot ~10 TeV mogelijk maken. Wetenschappers zullen ook in staat zijn om spectrale kenmerken te onderzoeken die mogelijk worden gegenereerd door de vernietiging/verval van donkere materiedeeltjes of nabijgelegen astrofysische bronnen, bijv. pulsars.

Figuur 2 vergelijkt de resultaten van de kosmische stralingselektronen- en positronenspectra van DAMPE en andere experimenten. De hier gerapporteerde DAMPE-resultaten demonstreren het unieke vermogen van DAMPE om mogelijke nieuwe fysica en/of nieuwe astrofysica in het TeV-energievenster te onderzoeken, dankzij de hoge energieresolutie, grote instrumentale acceptatie, brede energiedekking, uitstekend elektron/proton-scheidingsvermogen, en een lange levensduur.

Het eerste wetenschappelijke resultaat van DAMPE is een mijlpaal voor de internationale samenwerking. De missie zal doorgaan met het bestuderen van galactische kosmische straling tot ~10 TeV voor elektronen/gamma-stralen en honderden TeV voor kernen, respectievelijk. DAMPE-gegevens zullen naar verwachting nieuwe verschijnselen van het universum in het TeV-venster onthullen.