Balloonipõhised kosmiliste osakeste uuringud, mis algasid üle sajandi tagasi, saavad järgmisel aastal suure tõuke - kuni maakera madala orbiidini, kui NASA kosmiliste kiirte energeetika ja mass (CREAM) saadetakse kosmosejaama (kas olete selleks valmis?) ISS-CREAM, mis on spetsiaalselt loodud ülikergete kosmiliste kiirte tuvastamiseks ja aitab teadlastel kindlaks teha, mis nende müstiline allikas võib olla.
"Vastus on üks, mida maailm on oodanud 100 aastat," ütles programmi teadlane Vernon Jones.
Selle "laheda" eksperimendi kohta saate lugeda allpool:
Kosmilise kiirguse energeetika ja mass (CREAM) on esimene kosmilise kiirguse instrument, mis on kavandatud tuvastama sellistes suuremates energiavahemikes ja pikema kestusega ruumis. Teadlased loodavad teada saada, kas kosmilisi kiirte kiirendab üks põhjus, milleks arvatakse olevat supernoovad. Uue uurimistöö abil saaks ka kindlaks teha, miks on väga kõrgete energiate korral tuvastatud vähem kosmilisi kiirte, kui on ette nähtud.
"Kosmilised kiired on kosmosest pärit energeetilised osakesed," ütles CREAM-i uuringu peauurija Eun-Suk Seo. „Nad pakuvad otsest ainet proovidest väljastpoolt Päikesesüsteemi. Mõõtmised on näidanud, et nendel osakestel võib olla kuni 100 000 triljonit elektronvolti energiat. See on tohutu energia, mis ületab kaugelt igasugust energiat, mida saab tekitada inimese loodud kiirenditega, isegi CERNis asuva suure hadroniga põrkeseadmega. ”
Teadlased plaanivad uurida ka kosmilise kiirguse tuvastamise langust, mida nimetatakse spektraalseks „põlveks” ja mis toimub umbes tuhande triljoni elektronvolti (eV) juures, mis on umbes 2 miljard korda võimsam kui meditsiinilise tuumapildi skaneerimise emissioonid. Ükskõik, mis põhjustab kosmilisi kiiri või filtreerib neid läbi galaktika liikudes, võtab elanikkonnast välja hammustuse 1000 triljonist elektronvolti ülespoole. Lisaks ulatub kosmiliste kiirte spekter palju kaugemale sellest, mida supernoovid arvatavasti suudavad tekitada.
Nende küsimustega tegelemiseks plaanib NASA paigutada CREAM kosmosejaama pardale, saades sellest ISS-CREAM. Mõõteriist on 161 päeva jooksul lennanud kuus korda pikaajalistel õhupallidel, mis tiirutavad lõunapoolust, kus Maa magnetvälja jooned on põhimõtteliselt vertikaalsed.
Kosmosest saabuvate energiliste osakeste idee polnud 1911. aastal teadmata, kui kosmiliste kiirte avastamise eest 1936. aastal Nobeli füüsika alal laureaat Victor Hess jõudis õhku, et lahendada mõistatus, miks materjalid elektrifitseerusid kõrgusega - efekti nimetatakse ionisatsioon. Ootus oli, et ionisatsioon nõrgeneb, kui inimene maast kaugemale jõuab. Hess töötas välja tundlikud instrumendid ja viis neid 5,3 kilomeetrini (3,3 miili) ning ta leidis, et ionisatsioon suurenes kõrguse, päeval või öösel neljakordseks.
Kosmiliste kiirte parem mõistmine aitab teadlastel lõpetada töö, mis algas siis, kui Hess muutis ootamatult maise küsimuse tähtmõistatuseks. Sellele mõistatusele vastamine aitab meil mõista varjatud, põhimõttelist tahku sellest, kuidas meie galaktika ja võib-olla ka universum on üles ehitatud ja töötab.
Varsti sai nähtus populaarse, kuid segase nime kosmilised kiired eksliku teooria põhjal, et need olid röntgen- või gammakiired, mis on elektromagnetiline kiirgus, nagu valgus. Selle asemel on kosmilised kiired kiire ja suure energiatarbega mateeriaosakesed.
Osakestena ei saa kosmilisi kiiri fokuseerida nagu teleskoobi valgus. Selle asemel tuvastavad teadlased kosmilised kiired valguse ja elektrilaengute poolt, mis tekivad, kui osakesed lohkuvad ainesse. Seejärel kasutavad teadlased detektiivitööd originaalse osakese tuvastamiseks, määrates selle otsese elektrilaengu ja määrates energia prügiosakeste laviini abil, luues oma kattuvad jäljed.
CREAM teeb seda jäljetööd ionisatsioonikalorimeetri abil, mis on loodud selleks, et kosmilised kiired eraldaksid oma energia. Süsiniku, volframi ja muude materjalide kihid sisaldavad virnas tuntud tuuma „ristlõikeid”. Elektrilised ja optilised detektorid mõõdavad sündmuste intensiivsust, kui kosmilised osakesed, vesinikust rauani, satuvad läbi instrumendi.
Vaatamata sellele, et CREAM õhupalli lennud jõudsid kõrgele kõrgusele, püsis mõõtmete segamiseks piisavalt atmosfääri. Plaan paigaldada instrument kosmosejaama välisküljele paigutab selle atmosfääri varjavate mõjude kohale, 250 miili (400 kilomeetri) kõrgusele.
"Mille peale saame nüüd panna lootused lahendada paljud kosmiliste kiirte päritolu ja koostisega seotud mõistatused?"
- Victor F. Hess, Nobeli loeng, detsember 1936
Allikas: NASA
