Кредитна снимка: Fermilab
Наскоро бе завършен 100-ият детектор за обсерваторията Пиер Оже, което направи масива най-големият детектор на космически лъчи в света. След като работи, детекторът трябва да може да улавя някои от най-енергийните частици от космическия лъч - те удрят 2,5 кв. Км площ веднъж годишно. Загадката с тези високоенергийни частици е, че астрономите нямат представа какво във Вселената би могло да ги създаде. Дългосрочните планове на обсерваторията е в крайна сметка да има 1600 детектори до 2005 г.
Със завършването на стотния си повърхностен детектор, Обсерваторията Пиер Оже, която се изгражда в Аржентина, тази седмица се превърна в най-големия космически лъч въздушен душ масив в света. Управляван от учени от Националната ускорителна лаборатория на Fermi на Министерството на енергетиката, проектът Pierre Auger засега обхваща редица детектори от 70 квадратни мили, които проследяват най-насилствените и може би най-озадачаващите процеси в цялата вселена.
Космическите лъчи са извънземни частици - обикновено протони или по-тежки йони - които удрят земната атмосфера и създават каскади от вторични частици. Докато космическите лъчи се приближават до земята с обхват от енергии, учените отдавна вярват, че енергията им не може да надвишава 1020 електронни волта, което е около 100 милиона пъти по-голяма от протонната енергия, постижима в Теватрон на Фермилаб, най-мощният ускорител на частици в света. Но последните експерименти в Япония и Юта откриха няколко такива свръхвисоки енергийни космически лъчи, повдигайки въпроси какви изключителни събития във Вселената биха могли да ги произведат.
„Как природата създава условия да ускори мъничка частица до такава енергия?“ попита Алън Уотсън, професор по физика в Университета в Лийдс, Обединеното кралство, и говорител за сътрудничеството на Пиер Оже на 250 учени от 14 държави. "Проследяването на тези свръхвисоки енергийни частици обратно до техните източници ще отговори на този въпрос."
Научната теория може да отчете източниците на космически лъчи с ниска и средна енергия, но произходът на тези редки космически лъчи с висока енергия остава загадка. За да идентифицира космическите механизми, които произвеждат микроскопични частици с макроскопична енергия, сътрудничеството на Pierre Auger инсталира масив, който в крайна сметка ще включва 1600 повърхностни детектори в района на аржентинската Pampa Amarilla с размерите на Род Айлънд, близо до град Malarg? E, на около 600 мили западно от Буенос Айрес. Първите 100 детектора вече изследват южното небе.
„Тези космически лъчи с най-висока енергия са пратеници от екстремната вселена“, казва носителят на Нобеловата награда Джим Кронин от Чикагския университет, който замисли експеримента „Оже“ заедно с Уотсън. „Те представляват чудесна възможност за открития.“
Космическите лъчи с най-висока енергия са изключително редки и удрят земната атмосфера около веднъж годишно на квадратна миля. Когато бъде завършена през 2005 г., обсерваторията Пиер Оже ще покрие приблизително 1200 квадратни мили (3000 квадратни километра), което ще позволи на учените да уловят много от тези събития.
„Експериментът ни ще бъде там, където експериментът с AGASA е прекъснал“, казва ръководителят на проекта Пол Манш, Фермилаб, визирайки експеримента на AGeno на гигантски въздушен душ (AGASA) в Япония. „При най-високи енергии удивителните резултати от двата най-големи космически експеримента изглежда са в конфликт. AGASA вижда повече събития от експеримента с HiRes в Юта, но статистиката на двата експеримента е ограничена. "
Проектът Пиер Оже, кръстен на пионерския френски физик, който за първи път наблюдава разширени въздушни душове през 1938 г., съчетава методите за откриване, използвани в японските и Юта експерименти. Повърхностните детектори са разположени на една миля един от друг. Всяка повърхностна единица се състои от 4-метров цилиндричен резервоар, напълнен с 3000 галона чиста вода, слънчев панел и антена за безжично предаване на данни. Сензорите регистрират невидимите лавини от частици, задействани на височина от шест до дванадесет мили само микросекунди по-рано, когато стигнат до земята. Душовете за частици удрят няколко резервоара почти едновременно.
В допълнение към резервоарите, новата обсерватория ще включва 24 флуоресцентни телескопа тип HiRes, които могат да приемат слабото ултравиолетово сияние, излъчвано от въздушните душове в средния въздух. Флуоресцентните телескопи, които могат да се експлоатират само през тъмни безлунни нощи, са достатъчно чувствителни, за да поемат светлината, излъчвана от 4-ватова лампа, пътуваща на шест мили с почти скорост на светлината.
„Наистина е красиво нещо, че имаме хибридна система“, казва Уотсън. „Можем да гледаме въздушните душове в два режима. Можем да измерим енергията им по два независими начина. “
Сътрудничеството на Pierre Auger е в процес на подготовка на предложение за втори обект на неговата обсерватория, който да бъде разположен в Съединените щати. С участието на същия дизайн като аржентинския сайт, вторият детекторен масив ще сканира северното небе за търсене на източниците на най-мощните космически лъчи.
Финансирането на Обсерваторията Пиер Оже в 55 милиона долара в Аржентина е получено от 14 страни членки. САЩ допринасят за 20 процента от общите разходи с подкрепата, осигурена от Службата за наука към Министерството на енергетиката и от Националната научна фондация. Списък на всички участващи институции е достъпен на http://auger.cnrs.fr/collaboration.html
Fermilab е национална лаборатория, финансирана от Министерството на енергетиката на САЩ, управлявана от University Research Research Association, Inc.
Оригинален източник: Новини на Фермилаб
