Chú thích: Hồ Baikal. Tín dụng: Dự án SeaWiFS NASA / Goddard Space Flight Center và ORBIMAGE
Việc xây dựng vừa mới bắt đầu tại Thung lũng Tunka gần Hồ Baikal, Siberia, Nga trên một đài quan sát, sau khi hoàn thành, sẽ bao gồm một dãy lên tới 1.000 máy dò có diện tích 100 km2. Kích thước của nó sẽ cho phép các nhà khoa học điều tra các tia vũ trụ - bức xạ không gian phát ra từ tia gamma và hạt nhân nặng hơn - được gia tốc thành năng lượng cao hơn năng lượng đạt được trong Máy va chạm Hadron lớn. Với đài quan sát mới, được gọi là HiSCORE (Nhà thám hiểm vũ trụ hàng trăm km vuông), các nhà khoa học hy vọng sẽ giải quyết được bí ẩn về nguồn gốc của các tia vũ trụ và có lẽ cũng thăm dò vật chất tối
Đó là một trăm năm trước, nhà vật lý người Mỹ gốc Áo Victor Hess lần đầu tiên phát hiện ra rằng bức xạ đang xuyên qua bầu khí quyển Trái đất từ ngoài vũ trụ. Vấn đề đã được theo dõi nguồn gốc của chúng, vì các tia vũ trụ bao gồm các hạt tích điện và do đó bị lệch trong từ trường giữa các vì sao và giữa các thiên hà. Việc sử dụng các trạm dò đơn giản, rẻ tiền, đặt cách nhau vài trăm mét, cho phép tạo ra một khu vực rộng lớn, cho phép các nhà khoa học điều tra các tia vũ trụ trong phạm vi năng lượng từ 100 TeV đến ít nhất 1 EeV.
Máy dò Cherenkov trước bầu trời đầy sao. Hình: Hợp tác Tunka
Các tia vũ trụ không thể xuyên qua bầu khí quyển của chúng ta, nhưng mỗi máy dò có thể quan sát được bức xạ được tạo ra khi các tia vũ trụ chạm vào bầu khí quyển trên Trái đất, gây ra một cơn mưa các hạt thứ cấp di chuyển nhanh hơn tốc độ ánh sáng trong không khí, tạo ra bức xạ Cherenkov trong quá trình này. Ánh sáng này yếu, nhưng có thể được phát hiện trên bề mặt trái đất bằng các dụng cụ nhạy cảm như ống photomultiplier HiSCORE.
Bức xạ Cherenkov có thể được sử dụng để xác định nguồn và cường độ của các tia vũ trụ cũng như điều tra các tính chất của các vật thể thiên văn năng lượng cao phát ra các tia gamma như tàn dư siêu tân tinh và blazar. Trường quan sát rộng cũng cho phép HiSCORE giám sát các cấu trúc phát tia gamma mở rộng như các đám mây khí phân tử, các vùng dày đặc hoặc các cấu trúc quy mô lớn như các khu vực hình thành sao hoặc mặt phẳng thiên hà.
HiSCORE cũng có thể được sử dụng để kiểm tra các lý thuyết về Dark Matter. Một tính năng hấp thụ mạnh được dự kiến khoảng 100 TeV. Kiểm tra có thể cung cấp thông tin về sự hấp thụ của tia gamma trong các trường photon liên sao và CMB. Nếu sự hấp thụ ít hơn mong đợi, điều này có thể cho thấy sự hiện diện của các photon hoặc trục ẩn. Ngoài ra, sự phân rã của các hạt siêu đối xứng nặng có thể được phát hiện bởi HiSCORE. Dữ liệu sẽ được cải thiện khi cơ sở phát triển qua nhiều năm. Vào năm 2013-2014, khu vực này sẽ có diện tích khoảng một km2 và hơn 10 km2 vào năm 2016.
HiSCORE là một dự án hợp tác giữa Viện nghiên cứu hạt nhân của Viện hàn lâm khoa học Nga tại Moscow, Đại học bang Irkutsk ở Siberia và Đại học quốc gia Lomonosov Moscow - cũng như DESY, Đại học Hamburg và Viện công nghệ Karlsruhe ở Đức. HiSCORE cũng hy vọng hợp tác với đài thiên văn Pierre Auger ở Argentina.
Tìm hiểu thêm về HiSCORE tại trang web của dự án
