Obrazový kredit: Fermilab
100. detektor pre Observatórium Pierra Augera bol nedávno dokončený, vďaka čomu je rad najväčším detektorom kozmického žiarenia na svete. Len čo to bude fungovať, detektor by mal byť schopný zachytiť niektoré z najenergetickejších častíc kozmického žiarenia - zasiahnu oblasť s rozlohou 2,5 štvorcových kilometrov iba raz ročne. Tajomstvo týchto vysokoenergetických častíc spočíva v tom, že astronómovia netušia, čo by ich vo vesmíre mohlo vytvoriť. Dlhodobým plánom pre observatórium bude mať do roku 2005 nakoniec 1600 detektorov.
Po dokončení svojho stotého detektora povrchu, Observatória Pierra Augera, ktoré sa pripravuje v Argentíne, sa tento týždeň stalo najväčším sprchovým poľom s kozmickým žiarením na svete. Projekt Pierre Auger, ktorý doteraz riadili vedci z laboratória Fermi National Accelerator Laboratory, doposiaľ zahŕňa pole detektorov s veľkosťou 70 štvorcových míľ, ktoré sledujú najnásilnejšie a možno najviac záhadné procesy v celom vesmíre.
Kozmické lúče sú mimozemské častice - zvyčajne protóny alebo ťažšie ióny -, ktoré dopadajú na zemskú atmosféru a vytvárajú kaskády sekundárnych častíc. Zatiaľ čo kozmické lúče sa blížia k Zemi s rôznymi energiami, vedci už dlho verili, že ich energia nemôže prekročiť 1020 elektrónových voltov, čo je približne 100 miliónov krát protónová energia dosiahnuteľná v Fermilabovom Tevatrone, najsilnejšom urýchľovači častíc na svete. Nedávne experimenty v Japonsku a Utahu však odhalili niekoľko takýchto kozmických lúčov s ultravysokou energiou, ktoré vyvolávajú otázky o tom, aké mimoriadne udalosti ich mohli vo vesmíre spôsobiť.
"Ako príroda vytvára podmienky na urýchlenie maličkej častice na takúto energiu?" požiadal Alana Watsona, profesora fyziky na University of Leeds vo Veľkej Británii a hovorcu Pierra Augera o spoluprácu 250 vedcov zo 14 krajín. "Sledovanie týchto ultra-vysokoenergetických častíc späť na ich zdroje odpovie na túto otázku."
Vedecká teória môže zodpovedať za zdroje nízko a stredne-energetických kozmických lúčov, pôvod týchto zriedkavých kozmických lúčov s vysokou energiou však zostáva záhadou. Na identifikáciu kozmických mechanizmov, ktoré produkujú mikroskopické častice pri makroskopickej energii, sa v spolupráci s Pierrom Augerom inštaluje pole, ktoré bude v konečnom dôsledku obsahovať 1600 povrchových detektorov v oblasti argentínskej Pampa Amarilla s veľkosťou ostrova Rhode, neďaleko mesta Malarg? E, asi 600 míľ západne od Buenos Aires. Prvých 100 detektorov už sleduje južnú oblohu.
„Tieto kozmické lúče s najvyššou energetickou hodnotou sú poslami z extrémneho vesmíru,“ uviedol víťaz Nobelovej ceny Jim Cronin z University of Chicago, ktorý vymyslel Augerov experiment spolu s Watsonom. „Predstavujú skvelú príležitosť na objavovanie.“
Kozmické lúče s najvyššou energiou sú mimoriadne zriedkavé a zasiahnu atmosféru Zeme asi raz ročne na míľu štvorcovú. Po dokončení v roku 2005 bude observatórium Pierre Auger pokryť približne 1 200 štvorcových kilometrov, čo umožní vedcom zachytiť mnohé z týchto udalostí.
„Náš experiment bude pokračovať tam, kde experiment AGASA skončil,“ uviedol projektový manažér Paul Mantsch, Fermilab, odvolávajúc sa na experiment Akeno Giant Air Shower Array (AGASA) v Japonsku. „Pri najvyšších energiách sa zdá, že úžasné výsledky dvoch najväčších experimentov s kozmickým žiarením sú v konflikte. AGASA vidí viac udalostí ako experiment HiRes v Utahu, ale štatistika oboch experimentov je obmedzená. “
Projekt Pierre Auger, pomenovaný po priekopníckom francúzskom fyzikovi, ktorý prvýkrát pozoroval rozšírené vzduchové sprchy v roku 1938, kombinuje detekčné metódy použité v japonských a Utah experimentoch. Detektory povrchu sú od seba vzdialené asi jednu míľu. Každá povrchová jednotka sa skladá zo 4-stopovej vysokej valcovej nádrže naplnenej 3 000 galónmi čistej vody, solárneho panelu a antény na bezdrôtový prenos údajov. Senzory zaznamenávajú neviditeľné lavíny častíc, ktoré sa spúšťajú v nadmorskej výške šesť až dvanásť míľ, len o mikrosekundy skôr, keď sa dostanú na zem. Sprchové častice zasiahnu niekoľko tankov takmer súčasne.
Okrem tankov bude nové observatórium obsahovať 24 fluorescenčných teleskopov typu HiRes, ktoré dokážu zachytiť slabú ultrafialovú žiaru emitovanú vzduchovými sprchami vo vzduchu. Fluorescenčné teleskopy, ktoré je možné prevádzkovať iba počas tmavých nocí bez mesiaca, sú dostatočne citlivé na to, aby zachytili svetlo vyžarované 4-wattovou lampou vzdialenou šesť kilometrov takmer rýchlosťou svetla.
„Je skutočne krásne, že máme hybridný systém,“ povedal Watson. „Môžeme sa pozrieť na vzduchové sprchy v dvoch režimoch. Ich energiu môžeme zmerať dvoma nezávislými spôsobmi. “
Spolupráca Pierra Augera je v procese prípravy návrhu druhého sídla jeho observatória, ktoré sa bude nachádzať v Spojených štátoch. Druhé pole detektorov, ktoré má rovnaký dizajn ako argentínske územie, by skenovalo severnú oblohu z hľadiska zdrojov najsilnejších kozmických lúčov.
Finančné prostriedky pre 55 miliónov dolárov Observatórium Pierra Augera v Argentíne pochádzajú zo 14 členských krajín. USA prispievajú 20 percentami z celkových nákladov, pričom ich poskytuje Úrad pre vedu Ministerstva energetiky a Národná vedecká nadácia. Zoznam všetkých zúčastnených inštitúcií je k dispozícii na adrese http://auger.cnrs.fr/collaboration.html
Fermilab je národné laboratórium financované Úradom pre vedu amerického ministerstva energetiky, ktoré prevádzkuje Asociácia univerzitného výskumu, Inc.
Pôvodný zdroj: Fermilab News Release
