Attēla kredīts: Fermilab
Nesen tika pabeigts Pjēra Augera observatorijas 100. detektors, padarot masīvu par lielāko kosmisko staru detektoru pasaulē. Kad tas darbojas, detektoram vajadzētu būt iespējai uztvert visspēcīgākās kosmisko staru daļiņas - tās reizi gadā sasniedz 2,5 kvadrātkilometru platību. Noslēpums ar šīm augstas enerģijas daļiņām ir tas, ka astronomiem nav ne mazākās nojausmas, kas Visumā tos varētu radīt. Observatorijas ilgtermiņa plānos ir paredzēts, ka līdz 2005. gadam būs 1600 detektoru.
Pabeidzot savu simto virsmas detektoru, Pjēra Audera observatorija, kas tiek būvēta Argentīnā, šonedēļ kļuva par lielāko kosmisko staru gaisa dušas masīvu pasaulē. Enerģijas departamenta Fermi Nacionālās paātrinātāja laboratorijas zinātnieku vadībā Pjēra Augera projekts līdz šim aptver 70 kvadrātjūdzes masīvu detektoru, kas izseko visvardarbīgākos un, iespējams, visvairāk mulsinošos procesus visā Visumā.
Kosmiskie stari ir ārpuszemes daļiņas - parasti protoni vai smagāki joni -, kas ietekmē Zemes atmosfēru un rada sekundāro daļiņu kaskādi. Kamēr kosmiskie stari tuvojas zemei ar dažādu enerģiju diapazonu, zinātnieki ilgi uzskatīja, ka viņu enerģija nevar pārsniegt 1020 elektronu voltus, kas ir aptuveni 100 miljonu reižu lielāka par protonu enerģiju, kas sasniedzama Fermilab's Tevatron, kas ir visspēcīgākais daļiņu paātrinātājs pasaulē. Bet nesenie eksperimenti Japānā un Jūtā ir atklājuši dažus šādus īpaši augstas enerģijas kosmiskos starus, radot jautājumus par to, kādi ārkārtas notikumi Visumā tos varēja radīt.
"Kā daba rada apstākļus, lai paātrinātu niecīgu daļiņu šādu enerģiju?" vaicāja Alans Vatsons, Līdsas universitātes fizikas profesors Lielbritānijā un pārstāvis Pjēra Augera sadarbībā ar 250 zinātniekiem no 14 valstīm. "Uz šo jautājumu atbildēs šo ļoti augstas enerģijas daļiņu izsekošana to avotiem."
Zinātniskā teorija var izskaidrot zemas un vidējas enerģijas kosmisko staru avotus, taču šo reto augstas enerģijas kosmisko staru izcelsme joprojām ir noslēpums. Lai identificētu kosmiskos mehānismus, kas ar makroskopisko enerģiju rada mikroskopiskas daļiņas, Pjēra Audera sadarbībā tiek uzstādīts bloks, kas galu galā sastādīs 1600 virsmas detektorus Argentīnas Pampa Amarilla apgabalā Rodas salas lielumā netālu no Malargas pilsētas, apmēram 600 jūdzes uz rietumiem no Buenosairesas. Pirmie 100 detektori jau apseko dienvidu debesis.
"Šie kosmiski visaugstākās enerģijas stari ir ekstrēmo Visumu kurjeri," sacīja Nobela prēmijas laureāts Džims Kronins no Čikāgas universitātes, kurš iecerēja Audera eksperimentu kopā ar Vatsonu. "Tās ir lieliska atklājumu iespēja."
Kosmiskie stari ar visaugstāko enerģiju ir ārkārtīgi reti, un tie Zemes atmosfēru skar apmēram reizi gadā uz kvadrātjūdzi. Kad Pītera Augera observatorija tiks pabeigta 2005. gadā, tā aptvers aptuveni 1200 kvadrātjūdzes (3000 kvadrātkilometrus), ļaujot zinātniekiem noķert daudzus no šiem notikumiem.
"Mūsu eksperiments tiks uzņemts tur, kur ir beidzies AGASA eksperiments," sacīja projekta vadītājs Pols Mantschs, Fermilab, atsaucoties uz Akeno milzu gaisa dušas masīva (AGASA) eksperimentu Japānā. “Pie augstākajām enerģijām pārsteidzošie divu lielāko kosmisko staru eksperimentu rezultāti ir pretrunīgi. AGASA redz vairāk notikumu nekā HiRes eksperiments Jūtā, taču abu eksperimentu statistika ir ierobežota. ”
Pjēra Augera projekts, kas nosaukts pēc pionieru franču fiziķa vārda, kurš pirmo reizi novēroja pagarinātas gaisa dušas 1938. gadā, apvieno detektēšanas metodes, kas tika izmantotas Japānas un Jūtas eksperimentos. Virsmas detektori ir izvietoti vienas jūdzes attālumā viens no otra. Katra virsmas vienība sastāv no četrām pēdām augsta cilindriskas tvertnes, kas piepildīta ar 3000 galonu tīra ūdens, saules paneļa un antenas bezvadu datu pārraidei. Sensori reģistrē neredzamās daļiņu lavīnas, kuras iedarbina sešu līdz divpadsmit jūdžu augstumā tikai mikrosekundēs agrāk, kad tās sasniedz zemi. Daļiņu dušas gandrīz vienlaikus sit pa vairākām tvertnēm.
Papildus tvertnēm jaunajā observatorijā būs 24 HiRes tipa fluorescences teleskopi, kas var uztvert vāju ultravioleto starojumu, ko gaisā rada gaisa dušas. Fluorescences teleskopi, kurus var darbināt tikai tumšās, bez mēness naktīs, ir pietiekami jutīgi, lai uzņemtu gaismu, ko izstaro 4 vatu lampa, kas gandrīz sešu jūdžu attālumā pārvietojas sešu jūdžu attālumā.
"Tas ir patiešām skaisti, ka mums ir hibrīda sistēma," sacīja Vatsons. “Gaisa dušas varam aplūkot divos režīmos. Mēs varam izmērīt viņu enerģiju divos neatkarīgos veidos. ”
Pjēra Augera sadarbībā tiek gatavots priekšlikums par tās observatorijas otro vietu, kas atradīsies Amerikas Savienotajās Valstīs. Izstrādājot tādu pašu dizainu kā Argentīnas vietnei, otrais detektoru bloks skenēs ziemeļu debesis, lai uzzinātu visspēcīgāko kosmisko staru avotus.
Finansējumu Pjēra Augera observatorijas $ 55 miljonu vērtībā Argentīnā ir ieguvušas 14 dalībvalstis. ASV finansē 20 procentus no kopējām izmaksām, saņemot atbalstu no Enerģētikas departamenta Zinātniskā biroja un Nacionālā zinātnes fonda. Visu iesaistīto institūciju saraksts ir pieejams vietnē http://auger.cnrs.fr/collaboration.html
Fermilab ir nacionāla laboratorija, kuru finansē ASV Enerģētikas departamenta Zinātnes birojs un kuru pārvalda Universities Research Association, Inc.
Oriģinālais avots: Fermilab ziņu izlaidums
