Tín dụng hình ảnh: Fermilab
Máy dò thứ 100 cho Đài thiên văn Pierre Auger gần đây đã được hoàn thành, biến mảng này thành máy dò tia vũ trụ lớn nhất thế giới. Khi nó hoạt động, máy dò sẽ có thể bắt được một số hạt tia vũ trụ mạnh nhất - chúng chỉ tấn công một khu vực 2,5 km2 mỗi năm một lần. Điều bí ẩn với các hạt năng lượng cao này là các nhà thiên văn học không biết những gì trong Vũ trụ có thể tạo ra chúng. Kế hoạch dài hạn cho đài quan sát là cuối cùng sẽ có 1.600 máy dò vào năm 2005.
Với việc hoàn thành máy dò bề mặt thứ trăm, Đài thiên văn Pierre Auger, đang được xây dựng ở Argentina, tuần này đã trở thành mảng vòi hoa sen không khí vũ trụ lớn nhất thế giới. Được quản lý bởi các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm máy gia tốc quốc gia của Bộ Năng lượng Fermi, dự án Pierre Auger cho đến nay bao gồm một loạt các máy dò 70 dặm đang theo dõi các quá trình bạo lực nhất - và có lẽ khó hiểu nhất trong toàn vũ trụ.
Tia vũ trụ là các hạt ngoài trái đất - thường là các proton hoặc các ion nặng hơn - đánh vào bầu khí quyển Trái đất và tạo ra các tầng của các hạt thứ cấp. Trong khi các tia vũ trụ tiếp cận trái đất ở một loạt các năng lượng, các nhà khoa học từ lâu đã tin rằng năng lượng của chúng không thể vượt quá 1020 volt, năng lượng gấp 100 triệu lần năng lượng proton có thể đạt được trong Fermilab tựa Tevatron, máy gia tốc hạt mạnh nhất trên thế giới. Nhưng các thí nghiệm gần đây ở Nhật Bản và Utah đã phát hiện ra một vài tia vũ trụ năng lượng cực cao như vậy, đặt ra câu hỏi về những sự kiện phi thường trong vũ trụ có thể tạo ra chúng.
Làm thế nào để tự nhiên tạo điều kiện để tăng tốc một hạt nhỏ thành năng lượng như vậy? hỏi Alan Watson, giáo sư vật lý tại Đại học Leeds, Vương quốc Anh, và người phát ngôn cho sự hợp tác của Pierre Auger của 250 nhà khoa học từ 14 quốc gia. Theo dõi các hạt năng lượng siêu cao này trở lại nguồn của chúng sẽ trả lời câu hỏi đó.
Lý thuyết khoa học có thể giải thích cho các nguồn của các tia vũ trụ năng lượng thấp và trung bình, nhưng nguồn gốc của các tia vũ trụ năng lượng cao hiếm này vẫn còn là một bí ẩn. Để xác định các cơ chế vũ trụ tạo ra các hạt siêu nhỏ ở năng lượng vĩ mô, sự hợp tác của Pierre Auger đang cài đặt một mảng cuối cùng sẽ bao gồm 1.600 máy dò bề mặt trong một khu vực của Pampa Amarilla của Argentina có kích thước của Đảo Rhode, gần thị trấn Malarg? E, khoảng 600 dặm về phía tây thủ đô Buenos Aires. 100 máy dò đầu tiên đã khảo sát bầu trời phía nam.
Những tia sáng vũ trụ năng lượng cao nhất này là những sứ giả từ vũ trụ cực đoan, ông Jim Cronin, người đoạt giải Nobel, thuộc Đại học Chicago, người đã nghĩ ra thí nghiệm Auger cùng với Watson. Họ đại diện cho một cơ hội tuyệt vời cho những khám phá.
Các tia vũ trụ năng lượng cao nhất là cực kỳ hiếm, đánh vào bầu khí quyển Trái đất khoảng một lần mỗi năm trên một dặm vuông. Khi hoàn thành vào năm 2005, các đài thiên văn Pierre Auger sẽ bao gồm khoảng 1.200 dặm vuông (3.000 km vuông), cho phép các nhà khoa học để đón rất nhiều các sự kiện.
Người quản lý dự án của chúng tôi sẽ chọn nơi mà thí nghiệm AGASA đã dừng lại, người quản lý dự án Paul Mantsch, Fermilab, nói về thí nghiệm Akeno Giant Air shower Array (AGASA) tại Nhật Bản. Ở năng lượng cao nhất, kết quả đáng kinh ngạc từ hai thí nghiệm tia vũ trụ lớn nhất dường như bị xung đột. AGASA thấy nhiều sự kiện hơn thí nghiệm HiRes ở Utah, nhưng số liệu thống kê của cả hai thử nghiệm đều bị giới hạn.
Dự án Pierre Auger, được đặt theo tên của nhà vật lý người Pháp tiên phong, người lần đầu tiên quan sát vòi sen mở rộng vào năm 1938, kết hợp các phương pháp phát hiện được sử dụng trong các thí nghiệm của Nhật Bản và Utah. Các máy dò bề mặt được đặt cách nhau một dặm. Mỗi đơn vị bề mặt bao gồm một bể hình trụ cao 4 feet chứa đầy 3.000 gallon nước tinh khiết, một tấm pin mặt trời và ăng ten để truyền dữ liệu không dây. Cảm biến đăng ký lở hạt vô hình, kích hoạt ở độ cao sáu đến mười hai dặm chỉ micro trước đó, khi họ chạm đất. Các hạt mưa tấn công một số xe tăng gần như đồng thời.
Ngoài các xe tăng, đài quan sát mới sẽ có 24 kính viễn vọng huỳnh quang loại HiRes có thể thu được tia cực tím mờ phát ra từ vòi sen trên không trung. Các kính thiên văn huỳnh quang, mà chỉ có thể được vận hành trong bóng tối, đêm không trăng, đủ nhạy cảm để nhận ánh sáng phát ra bởi đèn 4 watt đi du lịch sáu dặm ở gần tốc độ ánh sáng.
Đây là một điều thực sự tuyệt vời khi chúng ta có một hệ thống kết hợp, Watson nói. Chúng ta có thể nhìn vào vòi sen ở hai chế độ. Chúng ta có thể đo năng lượng của chúng theo hai cách độc lập.
Sự hợp tác của Pierre Auger đang trong quá trình chuẩn bị một đề xuất cho địa điểm thứ hai của đài thiên văn, được đặt tại Hoa Kỳ. Với thiết kế giống như địa điểm của Argentina, mảng máy dò thứ hai sẽ quét bầu trời phía bắc để tìm nguồn phát ra các tia vũ trụ mạnh nhất.
Tài trợ cho Đài thiên văn Pierre Auger trị giá 55 triệu USD ở Argentina đã đến từ 14 quốc gia thành viên. Hoa Kỳ đóng góp 20 phần trăm tổng chi phí, với sự hỗ trợ được cung cấp bởi Văn phòng Khoa học của Bộ Năng lượng và Quỹ Khoa học Quốc gia. Danh sách tất cả các tổ chức tham gia có sẵn tại http://auger.cnrs.fr/collaboration.html
Fermilab là một phòng thí nghiệm quốc gia được tài trợ bởi Văn phòng Khoa học của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ, được điều hành bởi Hiệp hội Nghiên cứu Đại học, Inc.
Nguồn gốc: Fermilab Tin tức phát hành
