Λεζάντα: Λίμνη Βαϊκάλη. Πίστωση: SeaWiFS Project NASA / Goddard Space Flight Center και ORBIMAGE
Η κατασκευή μόλις ξεκίνησε στην κοιλάδα Tunka κοντά στη λίμνη Βαϊκάλη της Σιβηρίας στη Ρωσία σε ένα παρατηρητήριο που, μόλις ολοκληρωθεί, θα αποτελείται από μια σειρά έως 1.000 ανιχνευτών που καλύπτουν 100 τετραγωνικά χιλιόμετρα. Το μέγεθός του θα επιτρέψει στους επιστήμονες να διερευνήσουν τις κοσμικές ακτίνες - τη διαστημική ακτινοβολία που εκπέμπεται από ακτίνες γάμμα και βαρύτερους πυρήνες - οι οποίες επιταχύνονται σε ενέργειες υψηλότερες από αυτές που επιτυγχάνονται στο Large Hadron Collider. Με το νέο παρατηρητήριο, που ονομάζεται HiSCORE (Εξερεύνηση Κοσμικής ORigin εκατό τετραγωνικών χιλιομέτρων), οι επιστήμονες ελπίζουν να λύσουν το μυστήριο της προέλευσης των κοσμικών ακτίνων, και ίσως να διερευνήσουν και τη σκοτεινή ύλη
Πριν από εκατό χρόνια ο Αυστρια-Αμερικανός φυσικός Βίκτωρ Έσσης ανακάλυψε για πρώτη φορά ότι η ακτινοβολία διεισδύει στην ατμόσφαιρα της Γης από το διάστημα. Το πρόβλημα ήταν να εντοπίσουμε την προέλευσή τους, καθώς οι κοσμικές ακτίνες αποτελούνται από φορτισμένα σωματίδια και επομένως εκτρέπονται σε διαστρικά και διαγαλαξιακά μαγνητικά πεδία. Η χρήση απλών, φθηνών σταθμών ανίχνευσης, τοποθετημένων σε απόσταση εκατοντάδων μέτρων, καθιστά δυνατή την οργάνωση μιας τεράστιας περιοχής, επιτρέποντας στους επιστήμονες να διερευνήσουν τις κοσμικές ακτίνες εντός ενός ενεργειακού εύρους από 100 TeV έως τουλάχιστον 1 EeV.
Ανιχνευτής Cherenkov μπροστά από τον έναστρο ουρανό. Εικόνα: Συνεργασία Tunka
Οι κοσμικές ακτίνες δεν μπορούν να διεισδύσουν στην ατμόσφαιρά μας, αλλά κάθε ανιχνευτής μπορεί να παρατηρήσει την ακτινοβολία που δημιουργείται όταν οι κοσμικές ακτίνες χτυπούν την ανώτερη ατμόσφαιρα της Γης, προκαλώντας ένα ντους δευτερευόντων σωματιδίων που ταξιδεύουν γρηγορότερα από την ταχύτητα του φωτός στον αέρα, παράγοντας την ακτινοβολία Cherenkov στη διαδικασία. Αυτό το φως είναι αδύναμο, αλλά μπορεί να ανιχνευθεί στην επιφάνεια της γης με ευαίσθητα όργανα όπως οι φωτοπολλαπλασιαστικοί σωλήνες της HiSCORE.
Η ακτινοβολία Cherenkov μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό της πηγής και της έντασης των κοσμικών ακτίνων, καθώς και για τη διερεύνηση των ιδιοτήτων των αστρονομικών αντικειμένων υψηλής ενέργειας που εκπέμπουν ακτίνες γάμμα, όπως τα υπολείμματα σουπερνόβα και τα ελάσματα. Το ευρύ οπτικό πεδίο επιτρέπει επίσης στο HiSCORE να παρακολουθεί εκτεταμένες δομές εκπομπής ακτίνων γάμμα όπως σύννεφα μοριακού αερίου, πυκνές περιοχές ή δομές μεγάλης κλίμακας όπως περιοχές σχηματισμού αστεριών ή γαλαξιακό επίπεδο.
Το HiSCORE μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τη δοκιμή θεωριών σχετικά με το Dark Matter. Ένα ισχυρό χαρακτηριστικό απορρόφησης αναμένεται περίπου 100 TeV. Η εξέταση μπορεί να δώσει πληροφορίες σχετικά με την απορρόφηση των ακτίνων γάμμα στα διαστρικά πεδία φωτονίων και το CMB. Εάν η απορρόφηση είναι μικρότερη από το αναμενόμενο, αυτό μπορεί να υποδηλώνει την παρουσία κρυφών φωτονίων ή αξόνων. Επίσης, η αποσύνθεση βαρέων υπερσυμμετρικών σωματιδίων μπορεί να είναι ανιχνεύσιμη από το HiSCORE. Τα δεδομένα θα βελτιωθούν καθώς η εγκατάσταση αυξάνεται με τα χρόνια. Έως το 2013-14 η περιοχή θα είναι περίπου ένα τετραγωνικό χιλιόμετρο και πάνω από 10 τετραγωνικά χιλιόμετρα έως το 2016.
Το HiSCORE είναι ένα κοινό έργο μεταξύ του Ινστιτούτου Πυρηνικών Ερευνών της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών στη Μόσχα, του κρατικού πανεπιστημίου του Ιρκούτσκ στη Σιβηρία και του κρατικού πανεπιστημίου Lomonosov της Μόσχας - καθώς και του DESY, του Πανεπιστημίου του Αμβούργου και του Ινστιτούτου Τεχνολογίας του Καρλσρούη στη Γερμανία. Το HiSCORE ελπίζει επίσης να συνεργαστεί με το παρατηρητήριο Pierre Auger στην Αργεντινή.
Μάθετε περισσότερα για το HiSCORE στον ιστότοπο του έργου
