Straks vertrekt als het goed is de voorlaatste spaceshuttle ooit richting het ruimtestation ISS. Aan boord bevindt zich de deeltjesdetector AMS, die op zoek gaat naar antwoorden op grote kosmologische vragen.
De Alpha Magnetic Spectrometer, afgekort AMS, heeft een intrigerend takenpakket. Deze detector gaat een jaar of tien inkomende deeltjes uit kosmische straling bestuderen, zoals protonen, elektronen en atoomkernen. De hoop is dat daarmee meer duidelijkheid komt over onder meer de vraag waar de antimaterie is gebleven die na de oerknal ontstaan moet zijn. Misschien vindt het experiment zelfs aanwijzingen voor complete sterren of sterrenstelsels, gemaakt van antimaterie.
Verder kan AMS ons helpen te bepalen waar donkere materie uit bestaat. Deze vooralsnog onzichtbare vorm van materie lijkt vier keer zo vaak in ons heelal voor te komen als ‘gewone’ materie, maar om wat voor soort objecten of deeltjes het precies gaat, is nog een groot mysterie.
Strange matter
Het heeft wel wat voeten in aarde gehad voor AMS eindelijk op het punt stond met zijn werk te beginnen. Het experiment werd al in 1994 uitgedacht, waarna Nobelprijswinnaar en deeltjesfysicus Sam Ting de toenmalige NASA-baas Dan Goldin ervan wist te overtuigen dat het ook daadwerkelijk moest worden gebouwd. In 1998 ging het prototype AMS-01 mee met de spaceshuttle Discovery, dat vervolgens twee mogelijke voorbeelden vond van strange matter: materie die niet alleen de bouwstenen van gewone materie bevat, te weten up- en down-quarks, maar ook de zwaardere strange-quarks. Daarnaast wist AMS-01 tijdens zijn relatief korte missieduur vast te stellen dat antiheliumkernen minstens een miljoen keer zo zeldzaam als gewone heliumkernen moeten zijn in ons heelal.
Deze resultaten waren intrigerend genoeg om met nog hogere verwachtingen uit te kijken naar de échte AMS, maar in 2003 gooide de ramp met spaceshuttle Columbia roet in het eten. In de nasleep daarvan werd AMS van het lanceerschema geschrapt, en een tijdlang was het maar zeer de vraag of daar ooit nog verandering in zou komen. Gelukkig werd in 2008 en 2009 het roer omgegooid. AMS zou niet wegroesten in het lab, maar tóch per shuttle naar het ISS worden gebracht.
Spannende natuurkunde
Dat was niet het laatste probleem waar AMS mee te maken kreeg. In de testfacititeiten van het European Space Research and Technology Centre (ESTEC) te Noordwijk bleek namelijk dat de supergeleidende magneet, die het hart van de detector vormde, meer vloeibaar helium nodig zou hebben om voldoende gekoeld te blijven dan eerder werd aangenomen. Gevolg: het helium zou binnen twee jaar op zijn, en er leek geen goede manier voor handen om die voorraad tussentijds aan te vullen.
Gelukkig werd de shuttlemissie die AMS moest vervoeren uitgesteld van november 2010 naar het voorjaar van 2011, waardoor er genoeg tijd was om de supergeleidende magneet te vervangen door een ‘gewone’. Hierdoor is AMS weliswaar wat minder gevoelig dan aanvankelijk de bedoeling was, maar zal wel veel langer zijn werk kunnen doen. En dat maakt de kans op het bloogleggen van ‘spannende natuurkunde’, in de vorm van donkere, vreemde of antimaterie, netto toch een stuk groter.
Op de site van de NASA vind je meer informatie over shuttlemissie STS-134 die AMS morgen moet gaan vervoeren. In het coverartikel van KIJK 6/2011 evalueren we het shuttleprogramma uitgebreid.
Bronnen: New Scientist, CERN
Beeld: Aspera/CERN