เครดิตรูปภาพ: Fermilab
เครื่องตรวจจับลำดับที่ 100 สำหรับหอดูดาวปิแอร์เอาร์เสร็จสมบูรณ์เมื่อเร็ว ๆ นี้ทำให้อาร์เรย์เป็นเครื่องตรวจจับรังสีคอสมิคขนาดใหญ่ที่สุดในโลก เมื่อทำงานได้แล้วเครื่องตรวจจับจะสามารถดักจับอนุภาครังสีคอสมิกที่มีพลังมากที่สุดได้เพียงบางส่วนเท่านั้นที่จะโจมตีพื้นที่ 2.5 ตารางกิโลเมตรต่อปี ความลึกลับของอนุภาคพลังงานสูงเหล่านี้คือนักดาราศาสตร์ไม่รู้ว่าในจักรวาลสามารถสร้างสิ่งเหล่านี้ได้อย่างไร แผนระยะยาวสำหรับหอดูดาวในที่สุดจะมีเครื่องตรวจจับ 1,600 เครื่องภายในปี 2548
ด้วยความสมบูรณ์ของเครื่องตรวจจับพื้นผิวที่ร้อยของมันทำให้ Pierre Auger Observatory ซึ่งอยู่ในระหว่างการก่อสร้างในอาร์เจนตินาสัปดาห์นี้กลายเป็นห้องอาบน้ำที่มีขนาดใหญ่ที่สุดในโลก บริหารโดยนักวิทยาศาสตร์ที่ห้องปฏิบัติการ Fermi National Accelerator ของกระทรวงพลังงานโครงการ Pierre Auger ครอบคลุมวงกว้างของเครื่องตรวจจับ 70 ตารางไมล์ซึ่งกำลังติดตามกระบวนการที่รุนแรงและอาจทำให้เกิดความสับสนมากที่สุดในจักรวาล
รังสีคอสมิกเป็นอนุภาคนอกโลกโดยปกติจะเป็นโปรตอนหรือไอออนที่หนักกว่าซึ่งกระทบกับชั้นบรรยากาศของโลกและทำให้เกิดอนุภาครองลงมา ในขณะที่รังสีคอสมิกเข้ามาใกล้โลกในช่วงพลังงานนักวิทยาศาสตร์เชื่อมานานว่าพลังงานของพวกเขาจะต้องไม่เกิน 1,020 อิเล็กตรอนโวลต์ แต่พลังงานโปรตอนประมาณ 100 ล้านเท่าสามารถทำได้ใน Tevatron ของ Termatron ซึ่งเป็นเครื่องเร่งอนุภาคที่ทรงพลังที่สุดในโลก แต่การทดลองเมื่อเร็ว ๆ นี้ในญี่ปุ่นและยูทาห์ตรวจพบรังสีคอสมิคพลังงานสูงพิเศษบางอย่างทำให้เกิดคำถามเกี่ยวกับเหตุการณ์ที่ไม่ธรรมดาในจักรวาลที่สามารถสร้างมันขึ้นมาได้
“ ธรรมชาติสร้างเงื่อนไขเพื่อเร่งอนุภาคเล็ก ๆ ให้เป็นพลังงานเช่นนี้ได้อย่างไร” Alan Watson ศาสตราจารย์ฟิสิกส์จาก University of Leeds สหราชอาณาจักรและโฆษกของ Pierre Auger ร่วมมือกันของนักวิทยาศาสตร์ 250 คนจาก 14 ประเทศ “ การติดตามอนุภาคพลังงานสูงพิเศษเหล่านี้กลับไปยังแหล่งที่มาของพวกเขาจะตอบคำถามนั้น”
ทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์สามารถอธิบายแหล่งที่มาของรังสีคอสมิคพลังงานต่ำและพลังงานปานกลาง แต่กำเนิดของรังสีคอสมิคพลังงานสูงที่หายากเหล่านี้ยังคงเป็นปริศนา เพื่อระบุกลไกของจักรวาลที่ผลิตอนุภาคขนาดเล็กที่พลังงานขนาดเล็กการทำงานร่วมกันของปิแอร์ Auger กำลังติดตั้งอาร์เรย์ที่ในที่สุดจะประกอบไปด้วยเครื่องตรวจจับพื้นผิว 1,600 เครื่องในพื้นที่ของ Pampa Amarilla ในอาร์เจนตินาขนาดของ Rhode Island ใกล้เมืองMalargée ประมาณ 600 ไมล์ทางตะวันตกของบัวโนสไอเรส เครื่องตรวจจับ 100 เครื่องแรกกำลังสำรวจท้องฟ้าใต้แล้ว
“ รังสีคอสมิคพลังงานสูงที่สุดเหล่านี้เป็นผู้ส่งสารจากเอกภพสุดขั้ว” จิมโครนินผู้ชนะรางวัลโนเบลจากมหาวิทยาลัยชิคาโกกล่าวซึ่งได้ทำการทดลองกับ Auger ร่วมกับวัตสัน “ พวกเขาเป็นโอกาสที่ดีสำหรับการค้นพบ”
รังสีคอสมิกพลังงานสูงที่สุดนั้นหาได้ยากมากซึ่งกระทบชั้นบรรยากาศของโลกประมาณหนึ่งครั้งต่อปีต่อตารางไมล์ เมื่อสร้างเสร็จในปี 2005 หอดูดาวปิแอร์ส Auger จะครอบคลุมพื้นที่ประมาณ 1,200 ตารางไมล์ (3,000 ตารางกิโลเมตร) ซึ่งจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถจับเหตุการณ์เหล่านี้ได้หลายอย่าง
“ การทดลองของเราจะดีขึ้นเมื่อการทดลองของ AGASA ถูกทิ้งไว้” Paul Mantsch ผู้จัดการโครงการกล่าวว่า Fermilab กล่าวถึงการทดลอง Akeno Giant Air Shower Array (AGASA) ในญี่ปุ่น “ ด้วยพลังงานที่สูงที่สุดผลที่น่าประหลาดใจจากการทดลองรังสีคอสมิคครั้งใหญ่ที่สุดสองครั้งนั้นดูเหมือนจะขัดแย้ง AGASA เห็นเหตุการณ์มากกว่าการทดลอง HiRes ในยูทาห์ แต่สถิติของการทดลองทั้งสองมี จำกัด ”
โครงการ Pierre Auger ได้รับการตั้งชื่อตามนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศสผู้บุกเบิกซึ่งสังเกตการณ์การอาบน้ำแบบขยายในปี 2481 เป็นการผสมผสานวิธีการตรวจจับที่ใช้ในการทดลองของญี่ปุ่นและยูทาห์ เครื่องตรวจจับพื้นผิวแยกห่างกันหนึ่งไมล์ แต่ละหน่วยพื้นผิวประกอบด้วยถังทรงกระบอกสูง 4 ฟุตที่บรรจุน้ำบริสุทธิ์ 3,000 แกลลอนแผงพลังงานแสงอาทิตย์และเสาอากาศสำหรับการส่งข้อมูลแบบไร้สาย เซ็นเซอร์ลงทะเบียนอนุภาคถล่มที่มองไม่เห็นซึ่งถูกเรียกขึ้นมาที่ระดับความสูง 6-12 ไมล์ก่อนหน้านี้เพียงไม่กี่ไมโครวินาทีเมื่อถึงพื้น ละอองฝนปะทะกับถังหลายถังเกือบพร้อมกัน
นอกเหนือจากรถถังแล้วหอสังเกตการณ์แห่งใหม่นี้ยังมีกล้องโทรทรรศน์เรืองแสง 24 ชนิดที่สามารถรับแสงอัลตร้าไวโอเล็ตที่ปล่อยออกมาจากห้องอาบน้ำกลางอากาศ กล้องโทรทรรศน์เรืองแสงซึ่งสามารถใช้งานได้เฉพาะในช่วงกลางคืนที่มืดและคืนเดือนมืดมีความอ่อนไหวพอที่จะรับแสงที่เปล่งออกมาจากหลอดไฟ 4 วัตต์ซึ่งอยู่ห่างออกไปเกือบหกไมล์ด้วยความเร็วแสง
“ มันเป็นสิ่งที่สวยงามจริงๆที่เรามีระบบไฮบริด” วัตสันกล่าว “ เราสามารถดูการอาบน้ำในสองโหมด เราสามารถวัดพลังงานของพวกเขาได้สองวิธีอย่างอิสระ "
การทำงานร่วมกันของ Pierre Auger อยู่ในขั้นตอนของการเตรียมข้อเสนอสำหรับไซต์ที่สองของหอดูดาวซึ่งตั้งอยู่ในสหรัฐอเมริกา ด้วยการออกแบบเดียวกันกับเว็บไซต์อาร์เจนติน่าชุดตรวจจับลำดับที่สองจะสแกนท้องฟ้าเหนือเพื่อหาแหล่งกำเนิดรังสีคอสมิคที่ทรงพลังที่สุด
เงินทุนสำหรับหอดูดาวปิแอร์ Auger ในอาร์เจนตินาได้มาจากประเทศสมาชิก 14 ประเทศ สหรัฐฯคิดเป็น 20 เปอร์เซ็นต์ของค่าใช้จ่ายทั้งหมดโดยได้รับการสนับสนุนจากสำนักงานวิทยาศาสตร์กระทรวงพลังงานและมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ รายชื่อสถาบันที่เข้าร่วมทั้งหมดมีอยู่ที่ http://auger.cnrs.fr/collaboration.html
Fermilab เป็นห้องปฏิบัติการระดับชาติที่ได้รับทุนจากสำนักงานวิทยาศาสตร์แห่งสหรัฐอเมริกากระทรวงพลังงานดำเนินการโดยสมาคมวิจัยมหาวิทยาลัย, Inc.
แหล่งต้นฉบับ: Fermilab News Release
