Изследванията, базирани на балони върху космическите частици, започнали преди повече от век, ще получат голям тласък през следващата година - чак до орбита с ниска земя, когато космическият лъч на енергията и масата (CREAM) на НАСА ще бъде изпратен до космическата станция, като по този начин стане (готов ли си за това?) ISS-КРЕМ, специално създаден да открива космически лъчи на свръхвисока енергия и да помогне на учените да определят какви са техните мистериозни източници.
„Отговорът е един, който светът чака 100 години“, казва програмният учен Върнън Джоунс.
Прочетете повече за този „готин“ експеримент по-долу:
Космическата лъчева енергия и маса (CREAM) ще бъде първият космически инструмент, проектиран да открива при такива по-големи енергийни диапазони и при такава удължена продължителност в космоса. Учените се надяват да открият дали космическите лъчи са ускорени от една-единствена причина, за която се смята, че са свръхнови. Новото изследване също може да определи защо има по-малко космически лъчи, открити при много високи енергии, отколкото теоретично съществува.
„Космическите лъчи са енергийни частици от космоса“, казва Еун-Сук Сео, главен изследовател на изследването CREAM. „Те осигуряват директна проба от материя извън Слънчевата система. Измерванията показаха, че тези частици могат да имат енергия до 100 000 трилиона електронни волта. Това е огромна енергия, далеч отвъд всяка енергия, която може да бъде генерирана с ускорители, произведени от човека, дори Големият адронен колайдер в ЦЕРН. "
Изследователите също планират да проучат спада на откриването на космически лъчи, наречен спектрално „коляно“, което се случва при около хиляда трилиона електрон-волта (eV), което е около 2 милиарда пъти по-мощно от емисиите при медицинско сканиране на ядрени изображения. Каквото и да причини космически лъчи или ги филтрира, докато се движат през галактиката, отхапва населението от 1000 трилиона електрон-волта нагоре. Освен това, спектърът за космически лъчи се простира много по-далеч отвъд това, което се смята, че могат да произвеждат свръхнове.
За да се справи с тези въпроси, НАСА планира да постави CREAM на борда на космическата станция, превръщайки се в ISS-CREAM. Инструментът е летял шест пъти за общо 161 дни на балони с продължителна дължина, обикалящи Южния полюс, където линиите на магнитното поле на Земята по същество са вертикални.
Идеята за енергийните частици, идващи от космоса, е неизвестна през 1911 г., когато Виктор Хес, нобеловият лауреат по физика от 1936 г., който е кредитиран за откриването на космически лъчи, излезе във въздуха, за да се справи с мистерията защо материалите стават по-електрифицирани с надморска височина, ефект наречен йонизация. Очакването беше, че йонизацията ще отслабне, когато човек се отдалечи от Земята. Хес разработи чувствителни инструменти и ги извади на височина до 3,3 мили (5,3 километра) и той установи, че йонизацията се увеличава до четири пъти с надморска височина, ден или нощ.
По-доброто разбиране на космическите лъчи ще помогне на учените да завършат започнатото дело, когато Хес неочаквано превърна земен въпрос в звездна загадка. Отговор на тази загадка ще ни помогне да разберем скрита, фундаментална страна на това как е изградена и работи нашата галактика, а може би и Вселената.
Явлението скоро придоби популярно, но объркващо име - космически лъчи от погрешна теория, че това са рентгенови лъчи или гама лъчи, които са електромагнитно излъчване, като светлина. Вместо това космическите лъчи са високоскоростни, високоенергийни частици на материята.
Като частици космическите лъчи не могат да бъдат фокусирани като светлина в телескоп. Вместо това изследователите откриват космическите лъчи от светлинните и електрическите заряди, произведени, когато частиците се забият в материята. След това учените използват детективска работа за идентифициране на оригиналната частица чрез директно измерване на нейния електрически заряд и определянето на енергията му от лавината на частици от отломки, създавайки свои собствени припокриващи се пътеки.
CREAM върши тази следа, използвайки йонизационен калориметър, предназначен да накара космическите лъчи да хвърлят енергията си. Слоевете въглерод, волфрам и други материали представят добре познати ядрени "напречни сечения" в стека. Електрическите и оптичните детектори измерват интензивността на събитията, тъй като космическите частици, от водорода до желязото, се разбиват през инструмента.
Въпреки че полетите с балон CREAM достигнаха голяма надморска височина, горе-долу остана достатъчно атмосфера, за да попречи на измерванията. Планът за монтиране на инструмента към екстериора на космическата станция ще го постави над затъмняващите ефекти на атмосферата на надморска височина от 400 мили (400 километра).
„На какво можем да възложим надеждите си да разрешим множеството загадки, които все още съществуват относно произхода и състава на космическите лъчи?“
- Виктор Ф. Хес, Нобелова лекция, декември 1936 г.
Източник: НАСА
