การวิจัยแบบบอลลูนบนอนุภาคของจักรวาลที่เริ่มขึ้นเมื่อหนึ่งศตวรรษที่ผ่านมาจะเพิ่มขึ้นอย่างมากในปีหน้า - ไปจนถึงวงโคจรต่ำของโลกเมื่อ Cosmic Ray Energetics และ Mass (CREAM) ของนาซ่าถูกส่งไปยังสถานีอวกาศ (คุณพร้อมสำหรับการนี้หรือไม่?) สถานีอวกาศนานาชาติครีมออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อตรวจจับรังสีคอสมิคจากซุปเปอร์พลังงานสูงและช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ทราบว่าแหล่งลึกลับของพวกเขาคืออะไร
“ คำตอบคือสิ่งที่โลกรอคอยมา 100 ปี” นักวิทยาศาสตร์ด้านโปรแกรมเวอร์นอนโจนส์กล่าว
อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับการทดลอง "เจ๋ง" นี้ด้านล่าง:
Cosmic Ray Energetics และ Mass (CREAM) จะเป็นเครื่องมือรังสีคอสมิกตัวแรกที่ออกแบบมาเพื่อตรวจจับในช่วงพลังงานที่สูงขึ้นเช่นนี้และในระยะเวลายาวนานในอวกาศ นักวิทยาศาสตร์หวังว่าจะค้นพบว่ารังสีคอสมิกเร่งด้วยสาเหตุเดียวหรือไม่ซึ่งเชื่อกันว่าเป็นซุปเปอร์โนวา การวิจัยใหม่ยังสามารถระบุได้ว่าทำไมมีรังสีคอสมิกที่ตรวจพบน้อยกว่าที่พลังงานสูงมากกว่าที่มีอยู่ในทางทฤษฎี
“ รังสีคอสมิกเป็นอนุภาคที่มีพลังจากอวกาศ” อึนซอกซอนักวิจัยหลักในการศึกษาครีมกล่าว “ พวกมันให้ตัวอย่างโดยตรงของสสารจากนอกระบบสุริยะ การวัดแสดงให้เห็นว่าอนุภาคเหล่านี้สามารถมีพลังงานสูงถึง 100,000 ล้านล้านโวลต์อิเล็กตรอน นี่เป็นพลังงานมหาศาลที่เกินกว่าพลังงานใด ๆ ที่สามารถสร้างขึ้นได้ด้วยเครื่องเร่งความเร็วที่มนุษย์สร้างขึ้นแม้กระทั่ง Hadron Collider ขนาดใหญ่ที่ CERN”
นักวิจัยยังวางแผนที่จะศึกษาการลดลงของการตรวจจับรังสีคอสมิคที่เรียกว่าสเปกตรัม“ หัวเข่า” ซึ่งเกิดขึ้นที่อิเล็กตรอนโวลต์ (eV) ประมาณหนึ่งล้านล้านล้านล้านครั้งซึ่งมีประสิทธิภาพมากกว่าการปล่อยภาพสแกนนิวเคลียร์ทางการแพทย์ประมาณ 2 พันล้านเท่า อะไรก็ตามที่ก่อให้เกิดรังสีคอสมิคหรือกรองพวกมันเมื่อพวกมันเคลื่อนที่ผ่านกาแลคซีกัดประชากรจาก 1,000 ล้านล้านอิเล็กตรอนโวลต์ขึ้นไป นอกจากนี้สเปกตรัมของรังสีคอสมิกยังขยายไปไกลกว่าที่ซุปเปอร์โนวาเชื่อว่าสามารถผลิตได้
เพื่อจัดการกับคำถามเหล่านี้องค์การนาซ่าวางแผนที่จะวางครีมบนสถานีอวกาศและกลายเป็นสถานีอวกาศนานาชาติ เครื่องมือนี้บินได้หกครั้งรวมเป็นเวลา 161 วันในบอลลูนที่มีความยาวเป็นวงรอบขั้วโลกใต้ที่ซึ่งเส้นสนามแม่เหล็กของโลกอยู่ในแนวตั้ง
ความคิดเกี่ยวกับอนุภาคพลังที่มาจากอวกาศไม่เป็นที่รู้จักในปี 1911 เมื่อ Victor Hess ผู้ได้รับรางวัลโนเบลในปี 1936 ในสาขาฟิสิกส์ได้รับการค้นพบรังสีคอสมิกพาไปในอากาศเพื่อจัดการกับความลึกลับว่าทำไมวัสดุจึงกลายเป็นไฟฟ้าขึ้นสูง การทำให้เป็นละออง ความคาดหวังก็คือไอออนไนซ์จะอ่อนตัวลงเมื่ออยู่ห่างจากโลกมากขึ้น เฮสส์พัฒนาเครื่องมือที่ไวต่อความรู้สึกและจับพวกมันไว้สูงถึง 3.3 ไมล์ (5.3 กิโลเมตร) และเขาก็ยอมรับว่าไอออนไนซ์เพิ่มขึ้นเป็นสี่เท่าด้วยระดับความสูงกลางวันหรือกลางคืน
ความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับรังสีคอสมิกจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ทำงานเสร็จสิ้นเมื่อ Hess เปลี่ยนคำถามเกี่ยวกับโลกให้เป็นปริศนาตัวเอก ตอบปริศนาที่จะช่วยให้เราเข้าใจแง่มุมพื้นฐานที่ซ่อนอยู่ของวิธีกาแลคซีของเราและบางทีจักรวาลที่ถูกสร้างขึ้นและทำงาน
ในไม่ช้าปรากฏการณ์ดังกล่าวได้รับความนิยม แต่ชื่อที่น่าสับสนรังสีคอสมิกจากทฤษฎีที่เข้าใจผิดว่าเป็นรังสีเอกซ์หรือรังสีแกมมาซึ่งเป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าเช่นแสง แต่รังสีคอสมิคเป็นอนุภาคความเร็วสูงของสสาร
ในฐานะที่เป็นอนุภาครังสีคอสมิคไม่สามารถโฟกัสได้เหมือนแสงในกล้องโทรทรรศน์ นักวิจัยตรวจจับรังสีคอสมิคโดยแสงและประจุไฟฟ้าที่เกิดขึ้นเมื่ออนุภาคพุ่งเข้าหาสสาร จากนั้นนักวิทยาศาสตร์ใช้งานนักสืบเพื่อระบุอนุภาคดั้งเดิมโดยการวัดประจุไฟฟ้าโดยตรงและการวัดพลังงานจากเศษซากหิมะที่เกิดจากการสร้างเส้นทางที่ทับซ้อนกัน
ครีมทำสิ่งนี้ได้โดยใช้เครื่องวัดความร้อนที่ออกแบบมาเพื่อทำให้รังสีคอสมิกหลั่งพลังงานออกมา เลเยอร์ของคาร์บอนทังสเตนและวัสดุอื่น ๆ นำเสนอ "ข้ามส่วน" นิวเคลียร์ที่รู้จักกันดีภายในกอง เครื่องตรวจจับทางไฟฟ้าและทางแสงวัดความเข้มของเหตุการณ์เป็นอนุภาคของจักรวาลตั้งแต่ไฮโดรเจนไปจนถึงเหล็กและชนผ่านเครื่องมือ
แม้ว่าบอลลูนของ CREAM จะมีความสูงถึงระดับสูง แต่บรรยากาศก็ยังคงอยู่เหนือการแทรกแซง แผนการที่จะติดตั้งเครื่องมือนี้กับด้านนอกของสถานีอวกาศจะวางไว้เหนือเอฟเฟกต์ที่คลุมเครือของชั้นบรรยากาศที่ระดับความสูง 250 ไมล์ (400 กิโลเมตร)
“ เราจะวางความหวังในการแก้ปริศนามากมายที่ยังคงมีอยู่เกี่ยวกับต้นกำเนิดและองค์ประกอบของรังสีคอสมิกได้อย่างไร”
- วิกเตอร์เอฟเฮสส์บรรยายโนเบลธันวาคม 2479
ที่มา: NASA
