Pildikrediit: Fermilab
Hiljuti valmis Pierre Augeri observatooriumi 100. detektor, mis tegi massiivist maailma suurima kosmilise kiirdetektori. Kui detektor töötab, peaks ta suutma jäädvustada kõige energilisemaid kosmilise kiirguse osakesi - nad löövad 2,5-ruutkilomeetrist ala ainult kord aastas. Nende suure energiatarbega osakeste saladus on see, et astronoomidel pole aimugi, mis neid universumis võiks luua. Vaatluskeskuse pikaajaliste plaanide kohaselt on 2005. aastaks lõpuks 1600 detektorit.
Argentiinas ehitatava Pierre Augeri observatooriumi valmimisel oma sajanda pinnadetektori valmimisest sai sel nädalal maailma suurim kosmosekiirgusega õhkduššimass. Energeetikaosakonna Fermi riikliku kiirendi labori teadlaste hallatav Pierre Augeri projekt hõlmab seni 70-ruutmeetrist maatriksit detektorit, mis jälgivad kogu universumi vägivaldseid ja võib-olla kõige mõistatuslikumaid protsesse.
Kosmilised kiired on maavälised osakesed - tavaliselt prootonid või raskemad ioonid -, mis tabavad Maa atmosfääri ja loovad sekundaarsete osakeste kaskaadid. Kui kosmilised kiired lähenevad maapinnale erineva energiahulgaga, uskusid teadlased kaua, et nende energia ei tohi ületada 1020 elektronvolti, mis on umbes 100 miljonit korda suurem kui prootonienergia, mis on saavutatav Fermilab's Tevatron, mis on maailma võimsaim osakeste kiirendi. Kuid hiljutised katsed Jaapanis ja Utahis on tuvastanud mõned sellised ülikõrge energiaga kosmilised kiired, tekitades küsimusi selle kohta, millised erakorralised sündmused universumis võisid neid tekitada.
"Kuidas loob loodus tingimused pisikese osakese kiirendamiseks selliseks energiaks?" küsis Suurbritannia Leedsi ülikooli füüsikaprofessor Alan Watson ja 14 riigi 250 teadlase Pierre Augeri koostöö pressiesindaja. "Selle ülikõrge energiaga osakeste jälgimine nende allikate juurde vastab sellele küsimusele."
Teaduslik teooria võib selgitada madala ja keskmise energiaga kosmiliste kiirte allikaid, kuid nende haruldaste kõrge energiaga kosmiliste kiirte päritolu jääb saladuseks. Makroskoopilise energiaga mikroskoopilisi osakesi tootvate kosmiliste mehhanismide tuvastamiseks paigaldab Pierre Augeri koostöö massiivi, mis koosneb lõpuks 1600 pinnadetektorist Argentiina Pampa Amarilla piirkonnas Rhode Islandi lähedal Malargi linna lähedal, Buenos Airesest umbes 600 miili läänes. Esimesed 100 detektorit uurivad juba lõunapoolset taevast.
"Need kõrgeima energiaga kosmilised kiired on äärmusliku universumi sõnumitoojad," ütles Nobeli preemia laureaat Jim Cronin Chicago ülikoolist, kes kavandas Augeri eksperimendi koos Watsoniga. "Need on suurepärane võimalus avastuste jaoks."
Suurima energiakuluga kosmilised kiired on äärmiselt haruldased, ulatudes Maa atmosfääri umbes kord aastas ruutmiili kohta. Kui see 2005. aastal valmib, katab Pierre Augeri observatoorium umbes 1200 ruutkilomeetri (3000 ruutkilomeetrit), võimaldades teadlastel paljusid neist sündmustest tabada.
"Meie katse valmib seal, kus AGASA eksperiment pooleli jäi," ütles Fermilabi projektijuht Paul Mantsch, viidates Akeno hiiglasliku õhudussiga massiivi (AGASA) katsele Jaapanis. „Kõrgeimate energiate korral näivad kahe suurema kosmilise kiirguskatse hämmastavad tulemused olevat vastuolulised. AGASA näeb Utahis rohkem sündmusi kui HiResi katse, kuid mõlema katse statistika on piiratud. ”
Pierre Augeri projekt, mis sai nime teedrajava prantsuse füüsiku järgi, kes vaatas esmakordselt 1938. aastal laiendatud õhku, ühendab endas Jaapani ja Utah 'katsetes kasutatud tuvastusmeetodid. Pinnadetektorid asuvad üks miil üksteisest. Iga pinnaühik koosneb 4-suu kõrgusest silindrilisest mahutist, mis on täidetud 3000 gallonit puhast vett, päikesepaneelist ja antennist andmete traadita edastamiseks. Andurid registreerivad nähtamatute osakeste laviini, mis vallanduvad maapinnale jõudmisel kuue kuni kaheteistkümne miili kõrgusel vaid mikrosekundites varem. Tahkete osakeste dušid löövad mitu tanki peaaegu üheaegselt.
Lisaks tankidele kuvatakse uues vaatluskeskuses 24 HiRes-tüüpi fluorestsents-teleskoopi, mis suudavad õhku paiskuda õhu käes lühikese ultraviolettkiirguse käes. Fluorestsents-teleskoobid, mida saab kasutada ainult pimedatel, kuuvabadel öödel, on piisavalt tundlikud, et kiirendada peaaegu valguse kiirusel kuue miili kaugusel liikuva 4-vatise lambi kiirgavat valgust.
"See on tõesti ilus asi, et meil on hübriidsüsteem," ütles Watson. „Saame vaadata duširuume kahes režiimis. Saame nende energiat mõõta kahel iseseisval viisil. ”
Pierre Augeri koostöö raames valmistatakse ette ettepanekut vaatluskeskuse teise tegevuskoha jaoks, mis asuks Ameerika Ühendriikides. Argentiina saidiga sama kujundusega skaneeriks teine detektorimassiiv põhjataevas kõige võimsamate kosmiliste kiirte allikaid.
Argentiinas asuva Pierre Augeri observatooriumi 55 miljoni dollari suurune rahastus on tulnud 14 liikmesmaalt. USA osa energiakulude osakonna teadusbüroo ja Riikliku Teadusfondi toetusel moodustab 20 protsenti kogukuludest. Kõigi osalevate asutuste loetelu on saadaval aadressil http://auger.cnrs.fr/collaboration.html
Fermilab on riiklik energialabor, mida rahastab USA energeetikaosakonna teadusbüroo ja mida haldab Universities Research Association, Inc.
Algne allikas: Fermilabi pressiteade
