Credit imagine: Fermilab
Al 100-lea detector al Observatorului Pierre Auger a fost finalizat recent, ceea ce face ca tabloul să fie cel mai mare detector de raze cosmice din lume. Odată ce funcționează, detectorul ar trebui să poată capta unele dintre cele mai energice particule de raze cosmice - acestea lovesc doar o suprafață de 2,5 kilometri pătrați o dată pe an. Misterul cu aceste particule cu energie mare este că astronomii habar nu au ce le-ar putea crea în Univers. În 2005, planurile pe termen lung ale observatorului vor avea 1.600 de detectori.
Odată cu finalizarea celui de-al șaselea detector de suprafață, Observatorul Pierre Auger, aflat în construcție în Argentina, a devenit săptămâna aceasta cel mai mare tablou de dușuri cu raze cosmice din lume. Gestionat de oamenii de știință de la Fermi National Accelerator Laboratory, de la Departamentul Energiei, proiectul Pierre Auger cuprinde până în prezent o serie de detectori de 70 de kilometri pătrați care urmăresc cele mai violente - și poate cele mai nedumerite- procese din întregul univers.
Razele cosmice sunt particule extraterestre - de obicei protoni sau ioni mai grei - care lovesc atmosfera Pământului și creează cascade de particule secundare. În timp ce razele cosmice se apropie de pământ cu o serie de energii, oamenii de știință au crezut mult timp că energia lor nu poate depăși 1020 de volți de electroni, aproximativ 100 de milioane de ori energia protonă realizabilă în Tevatronul lui Fermilab, cel mai puternic accelerator de particule din lume. Dar experimentele recente din Japonia și Utah au detectat câteva astfel de raze cosmice cu energie ultrahigh, ridicând întrebări despre ce evenimente extraordinare din univers le-ar fi putut produce.
„Cum creează natura condițiile pentru a accelera o particulă minusculă către o astfel de energie?” a solicitat Alan Watson, profesor de fizică la Universitatea din Leeds, Marea Britanie și purtător de cuvânt pentru colaborarea cu Pierre Auger a 250 de oameni de știință din 14 țări. „Urmărirea acestor particule de energie ultrahigh înapoi la sursele lor va răspunde la această întrebare.”
Teoria științifică poate explica surse de raze cosmice cu energie mică și medie, dar originea acestor raze cosmice rare cu energie mare rămâne un mister. Pentru a identifica mecanismele cosmice care produc particule microscopice la energie macroscopică, colaborarea Pierre Auger instalează un tablou care va cuprinde în final 1.600 de detectori de suprafață într-o zonă a argentinianului Pampa Amarilla, de dimensiunea Rhode Island, în apropiere de orașul Malarg? la aproximativ 600 de mile vest de Buenos Aires. Primii 100 de detectori se ocupă deja de cerul sudic.
„Aceste raze cosmice cu cea mai mare energie sunt mesageri din universul extrem”, a declarat câștigătorul premiului Nobel Jim Cronin, de la Universitatea din Chicago, care a conceput experimentul Auger împreună cu Watson. „Ele reprezintă o oportunitate excelentă pentru descoperiri.”
Razele cosmice cu cea mai mare energie sunt extrem de rare, lovind atmosfera Pământului aproximativ o dată pe an pe kilometru pătrat. După terminarea sa în 2005, observatorul Pierre Auger va acoperi aproximativ 1.200 de mile pătrate (3.000 de kilometri pătrați), permițând oamenilor de știință să surprindă multe dintre aceste evenimente.
„Experimentul nostru se va ridica acolo unde experimentul AGASA a părăsit”, a declarat Fermilab, managerul de proiect, Paul Mantsch, referindu-se la experimentul Akeno Giant Air Shower Array (AGASA) din Japonia. „La cele mai mari energii, rezultatele uimitoare ale celor mai mari două experimente cu raze cosmice par să fie în conflict. AGASA vede mai multe evenimente decât experimentul HiRes din Utah, dar statisticile ambelor experimente sunt limitate. ”
Proiectul Pierre Auger, numit după pionierul fizician francez care a observat pentru prima dată dușuri de aer extinse în 1938, combină metodele de detectare utilizate în experimentele japoneze și Utah. Detectoarele de suprafață sunt distanțate la o distanță de o milă. Fiecare unitate de suprafață este alcătuită dintr-un rezervor cilindric înalt de 4 metri, umplut cu 3000 de galoane de apă pură, un panou solar și o antenă pentru transmisia wireless a datelor. Senzorii înregistrează avalanșele de particule invizibile, declanșate la o altitudine de șase până la douăsprezece mile doar microsecunde mai devreme, pe măsură ce ajung la sol. Dușurile de particule lovește mai multe tancuri aproape simultan.
Pe lângă rezervoare, noul observator va avea 24 de telescoape fluorescente de tip HiRes, care pot ridica slaba strălucire ultravioletă emisă de dușurile de aer în aerul mediu. Telescoapele fluorescente, care pot fi operate numai în timpul nopții întunecate, fără lună, sunt suficient de sensibile pentru a ridica lumina emisă de o lampă de 4 watt care se deplasează la șase mile distanță la aproape viteza luminii.
„Este un lucru foarte frumos că avem un sistem hibrid”, a spus Watson. „Putem privi dușurile de aer în două moduri. Putem măsura energia lor în două moduri independente. ”
Colaborarea Pierre Auger este în curs de pregătire a unei propuneri pentru un al doilea sit al observatorului său, care va fi localizat în Statele Unite. Având același design ca situl argentinian, cel de-al doilea tablou de detector va scana cerul nordic pentru sursele celor mai puternice raze cosmice.
Finanțarea pentru 55 de milioane de dolari a Observatorului Pierre Auger din Argentina a venit din 14 țări membre. SUA contribuie cu 20% din costul total, cu sprijinul oferit de Biroul de Știință al Departamentului Energiei și de Fundația Națională de Știință. O listă cu toate instituțiile participante este disponibilă la http://auger.cnrs.fr/collaboration.html
Fermilab este un laborator național finanțat de Office of Science of the US Department of Energy, operate de Universities Research Association, Inc.
Sursa originală: Comunicat de presă Fermilab
