Kép jóváírása: Fermilab
Nemrégiben fejezték be a Pierre Auger Obszervatórium 100. detektorát, így a sorozat a világ legnagyobb kozmikus sugárdetektorja. Amint működik, az érzékelőnek képesnek kell lennie a legintenzívebb kozmikus sugárrészecskék megragadására - évente csak egyszer jutnak el a 2,5 négyzetkilométer területre. A nagy energiájú részecskék rejtélye az, hogy a csillagászoknak fogalmam sincs, mi teremtheti őket az univerzumban. Az obszervatórium hosszú távú terve az, hogy 2005-ig 1600 detektorral rendelkezzen.
Az argentínai építés alatt álló Pierre Auger Obszervatórium századik felszíni detektorának befejezésével ezen a héten a világ legnagyobb kozmikus sugárú légzsusz-tömbjévé vált. A Pierre Auger-projekt, amelyet az Energiaügyi Minisztérium Fermi Nemzeti Gyorsító laboratóriumának tudósai irányítottak, egy eddig egy 70 négyzet mérföldes detektor-sorozatot foglal magában, amelyek az egész világegyetem legfélelmetesebb és talán leginkább rejtélyes folyamatait követik.
A kozmikus sugarak földön kívüli részecskék - általában protonok vagy nehezebb ionok -, amelyek elérik a Föld légkörét és másodlagos részecskék kaszkádját képezik. Miközben a kozmikus sugarak sokféle energiával megközelítik a Földet, a tudósok régóta úgy gondolták, hogy energiájuk nem haladhatja meg az 1020 elektronvolt, ami körülbelül 100 millió alkalommal meghaladja a Fermilab Tevatronban, a világ legerősebb részecskegyorsítójában elérhető protonenergiát. A Japánban és Utahban végzett közelmúltbeli kísérletek azonban néhány ilyen ultramagas energiájú kozmikus sugarat fedeztek fel, amelyek felvetették a kérdést, hogy az univerzum rendkívüli eseményei mi okozhatták őket.
"Hogyan hozza létre a természet a körülményeket, hogy egy apró részecskét ilyen energiává gyorsítson?" - kérdezte Alan Watson, az Egyesült Királyságbeli Leeds Egyetem fizikai professzora, és a 14 ország 250 tudósának Pierre Auger együttműködésének szóvivője. "Ezen ultra nagy energiájú részecskéknek a forrásukig történő visszavezetése megválaszolja ezt a kérdést."
A tudományos elmélet meg tudja magyarázni az alacsony és közepes energiájú kozmikus sugarak forrásait, ám ezeknek a ritka, nagy energiájú kozmikus sugaraknak a származása rejtély marad. A makroszkopikus energiával mikroszkopikus részecskéket előállító kozmikus mechanizmusok azonosítása érdekében a Pierre Auger együttműködésével egy olyan matricát telepít, amely végül 1600 felszíni detektorból áll majd az argentin Pampa Amarilla területén, Rhode Island méretű területén, Malarg város közelében. körülbelül 600 mérföldnyire nyugatra Buenos Aires-től. Az első 100 detektor már megvizsgálja a déli égboltot.
"Ezek a legnagyobb energiájú kozmikus sugarak a szélsőséges világegyetem hírvivői" - mondta Jim Cronin, a Nobel-díjas nyugdíjas a Chicagói Egyetemen, aki az Auger-kísérletet Watsonnal együtt tervezte meg. "Remek lehetőséget kínálnak felfedezésekre."
A legnagyobb energiájú kozmikus sugarak rendkívül ritkák, évente egyszer és négyzetmérföldenként elérve a Föld légkörét. A 2005-ben elkészült Pierre Auger obszervatórium körülbelül 1200 négyzetkilométert (3000 négyzetkilométert) fog lefedni, lehetővé téve a tudósok számára, hogy az események közül sokat felvegyenek.
„Kísérletünk akkor kerül felvételre, ahol az AGASA kísérlete megmaradt” - mondta Paul Mantsch, Fermilab projektmenedzser, utalva az Akeno Giant Air Shower Array (AGASA) japán kísérletre. „A legmagasabb energiák esetén a két legnagyobb kozmikus sugár kísérlet meglepő eredményei ellentmondásosnak tűnnek. Az AGASA több eseményt lát, mint a hiRes-kísérlet Utahban, de mindkét kísérlet statisztikája korlátozott. ”
A Pierre Auger projekt, amelyet az úttörő francia fizikusnak neveztek el, aki 1938-ban először figyelte meg a kiterjesztett légzuhanyokat, egyesíti a japán és az utai kísérletekben alkalmazott detektálási módszereket. A felszíni detektorok egymástól mérföld távolságban vannak. Minden felületi egység egy 4 láb magas henger alakú tartályból áll, amely 3000 liter tiszta vízzel van feltöltve, egy napelemből és egy antennából az adatok vezeték nélküli továbbításához. Az érzékelők regisztrálják a láthatatlan részecske-lavinákat, amelyeket hat-tizenkét mérföld magasságban indítanak el, csak mikrosekundumokkal korábban, amikor elérik a talajt. A részecskezuhanyok több tartályt ütnek szinte egyszerre.
A tartályokon kívül az új obszervatórium 24 HiRes típusú fluoreszcens távcsövet tartalmaz, amelyek fel tudják venni a levegőzuhanyok által kibocsátott halvány ultraibolya fényt. A fluoreszcens távcsövek, amelyek csak sötét, hold nélküli éjszakákon működtethetők, elég érzékenyek ahhoz, hogy felvegyék a hat mérföldnyire szinte a fénysebességgel haladó 4 wattos lámpa által kibocsátott fényt.
"Nagyon szép dolog, hogy hibrid rendszerünk van" - mondta Watson. „A légzuhanyokat két üzemmódban tekinthetjük meg. Két független módon mérhetjük energiájukat. ”
A Pierre Auger együttműködés jelenleg folyamatban van egy javaslat előkészítésével a megfigyelőközpont második helyére, amely az Egyesült Államokban található. Az argentin helyszínnel megegyező kialakítású második detektorrendszer az északi égboltot vizsgálja a legerősebb kozmikus sugarak forrásaira.
Az argentínai Pierre Auger Obszervatórium 55 millió dolláros finanszírozását 14 tagország fedezi. Az Egyesült Államok a teljes költség 20 százalékát fedezi, az Energiaügyi Minisztérium Tudományos Irodája és a Nemzeti Tudományos Alapítvány támogatásával. Az összes részt vevő intézmény listája elérhető a http://auger.cnrs.fr/collaboration.html oldalon
A Fermilab egy nemzeti laboratórium, amelyet az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának Tudományos Irodája finanszíroz, és amelyet az Universities Research Association, Inc. működtet.
Eredeti forrás: Fermilab sajtóközlemény
