Nghiên cứu dựa trên khinh khí cầu về các hạt vũ trụ bắt đầu từ hơn một thế kỷ trước sẽ có được sự thúc đẩy lớn trong năm tới - tất cả các cách lên quỹ đạo Trái đất thấp, khi Vũ trụ và Năng lượng Tia vũ trụ (CREAM) của NASA sẽ được gửi đến Trạm vũ trụ, do đó sẽ trở thành (Bạn đã sẵn sàng cho việc này chưa?) ISS-KEM, được thiết kế đặc biệt để phát hiện các tia vũ trụ siêu năng lượng siêu cao và giúp các nhà khoa học xác định nguồn bí ẩn của chúng có thể là gì.
Nhà khoa học Vernon Jones cho biết, câu trả lời là một thế giới đang chờ đợi trong 100 năm.
Tìm hiểu thêm về thí nghiệm tuyệt vời này trên mạng dưới đây:
Năng lượng và khối lượng vũ trụ (CREAM) sẽ là công cụ tia vũ trụ đầu tiên được thiết kế để phát hiện ở các dải năng lượng cao hơn như vậy và trong khoảng thời gian kéo dài như vậy trong không gian. Các nhà khoa học hy vọng khám phá liệu các tia vũ trụ có được gia tốc bởi một nguyên nhân duy nhất, được cho là siêu tân tinh hay không. Nghiên cứu mới cũng có thể xác định tại sao có ít tia vũ trụ được phát hiện ở năng lượng rất cao so với lý thuyết tồn tại.
Tia vũ trụ của hoàng tử là những hạt năng lượng từ ngoài vũ trụ, ông cho biết, Eun-Suk Seo, nhà nghiên cứu chính cho nghiên cứu CREAM. Họ cung cấp một mẫu vật chất trực tiếp từ bên ngoài hệ mặt trời. Các phép đo đã chỉ ra rằng các hạt này có thể có năng lượng cao tới 100.000 nghìn tỷ volt. Đây là một năng lượng to lớn, vượt xa và vượt trên bất kỳ năng lượng nào có thể được tạo ra bằng máy gia tốc nhân tạo, thậm chí cả Máy va chạm Hadron lớn tại CERN.
Các nhà nghiên cứu cũng có kế hoạch nghiên cứu sự suy giảm phát hiện tia vũ trụ, được gọi là quang phổ đầu gối xảy ra ở khoảng một nghìn tỷ vôn điện tử (eV), mạnh hơn khoảng 2 tỷ lần so với phát xạ trong quét hình ảnh hạt nhân y tế. Bất cứ điều gì gây ra các tia vũ trụ, hoặc lọc chúng khi chúng di chuyển qua thiên hà, sẽ cắn đứt dân số từ 1.000 nghìn tỷ volt điện tử trở lên. Hơn nữa, quang phổ cho các tia vũ trụ mở rộng ra xa hơn nhiều so với những gì siêu tân tinh được cho là có thể tạo ra.
Để giải quyết những câu hỏi này, NASA có kế hoạch đặt CREAM trên trạm vũ trụ, trở thành ISS-CREAM. Thiết bị này đã bay sáu lần trong tổng cộng 161 ngày trên những quả bóng bay dài quanh Nam Cực, nơi các đường sức từ của Trái đất về cơ bản là thẳng đứng.
Ý tưởng về các hạt năng lượng đến từ vũ trụ chưa được biết đến vào năm 1911 khi Victor Hess, người đoạt giải Nobel vật lý năm 1936 được cho là đã khám phá ra các tia vũ trụ, bay lên không trung để giải đáp bí ẩn về lý do tại sao vật liệu trở nên điện khí hóa với độ cao, một hiệu ứng được gọi là ion hóa. Kỳ vọng là sự ion hóa sẽ yếu đi khi người ta ở xa Trái đất hơn. Hess phát triển công cụ nhạy cảm và đã đưa họ cao như 3,3 dặm (5,3 km) và ông thành lập ion hóa mà tăng lên gấp bốn lần với độ cao, ngày hay đêm.
Hiểu rõ hơn về các tia vũ trụ sẽ giúp các nhà khoa học hoàn thành công việc bắt đầu khi Hess bất ngờ biến một câu hỏi trần thế thành một câu đố sao. Trả lời câu đố đó sẽ giúp chúng ta hiểu một khía cạnh cơ bản, ẩn giấu về cách thức thiên hà của chúng ta, và có lẽ cả vũ trụ, được xây dựng và hoạt động.
Hiện tượng này nhanh chóng nhận được một cái tên phổ biến nhưng khó hiểu, các tia vũ trụ, từ một lý thuyết sai lầm rằng chúng là tia X hoặc tia gamma, là bức xạ điện từ, giống như ánh sáng. Thay vào đó, các tia vũ trụ là các hạt vật chất có tốc độ cao, năng lượng cao.
Là các hạt, các tia vũ trụ không thể tập trung như ánh sáng trong kính viễn vọng. Thay vào đó, các nhà nghiên cứu phát hiện các tia vũ trụ bằng ánh sáng và điện tích sinh ra khi các hạt va vào vật chất. Sau đó, các nhà khoa học sử dụng công việc thám tử để xác định hạt ban đầu bằng cách đo trực tiếp điện tích của nó và xác định năng lượng của nó từ trận tuyết lở của các mảnh vụn tạo ra những vệt chồng chéo của riêng chúng.
CREAM thực hiện công việc theo dõi này bằng cách sử dụng nhiệt lượng kế ion hóa được thiết kế để làm cho các tia vũ trụ tỏa năng lượng của chúng. Các lớp carbon, vonfram và các vật liệu khác thể hiện các mặt cắt ngang hạt nhân nổi tiếng của thành phố trong phạm vi xếp chồng. Các máy dò điện và quang đo lường cường độ của các sự kiện như các hạt vũ trụ, từ hydro đến sắt, đâm xuyên qua thiết bị.
Mặc dù các chuyến bay khinh khí cầu CREAM đạt đến độ cao lớn, bầu không khí đủ vẫn ở trên để can thiệp vào các phép đo. Kế hoạch này để gắn kết các công cụ để bên ngoài của trạm vũ trụ sẽ đặt nó ở trên các hiệu ứng làm mờ của bầu khí quyển, ở độ cao 250 dặm (400 km).
Bây giờ chúng ta có thể đặt hy vọng gì vào việc giải quyết nhiều câu đố vẫn còn tồn tại như nguồn gốc và thành phần của các tia vũ trụ?
- Victor F. Hess, Bài giảng Nobel, tháng 12 năm 1936
Nguồn: NASA
