Balonowe badania kosmicznych cząstek, które rozpoczęły się ponad sto lat temu, zostaną znacznie przyspieszone w przyszłym roku - aż do orbity niskiej Ziemi, kiedy NASA Cosmic Ray Energetics and Mass (CREAM) zostanie wysłany do stacji kosmicznej (czy jesteś na to gotowy?) KREM ISS, specjalnie zaprojektowane do wykrywania promieni kosmicznych o bardzo wysokiej energii i pomagania naukowcom w określeniu ich tajemniczego źródła (źródeł).
„Odpowiedź jest taka, na którą świat czekał od 100 lat”, powiedział naukowiec programu Vernon Jones.
Przeczytaj więcej o tym „fajnym” eksperymencie poniżej:
Cosmic Ray Energetics and Mass (CREAM) będzie pierwszym instrumentem promienia kosmicznego zaprojektowanym do wykrywania w tak wyższych zakresach energii i przez tak długi czas w kosmosie. Naukowcy mają nadzieję odkryć, czy promienie kosmiczne są przyspieszane przez jedną przyczynę, którą uważa się za supernowe. Nowe badania mogą również ustalić, dlaczego promieniowanie kosmiczne jest wykrywane przy bardzo wysokich energiach, niż teoretycznie istnieje.
„Promienie kosmiczne to cząstki energetyczne z kosmosu”, powiedział Eun-Suk Seo, główny badacz badania CREAM. „Zapewniają bezpośrednią próbkę materii spoza Układu Słonecznego. Pomiary wykazały, że cząstki te mogą mieć energie nawet 100 000 bilionów woltów elektronów. To ogromna energia, daleko poza wszelką energią, którą można wytworzyć za pomocą akceleratorów stworzonych przez człowieka, nawet Wielkiego Zderzacza Hadronów w CERN. ”
Naukowcy planują również zbadanie spadku wykrycia promieniowania kosmicznego, zwanego widmowym „kolanem” występującym przy około tysiącu trylionów elektronowoltów (eV), który jest około 2 miliardów razy silniejszy niż emisje w skanowaniu medycznym obrazowaniem jądrowym. Cokolwiek powoduje promienie kosmiczne lub filtruje je podczas ruchu przez galaktykę, bierze gryz populacji od 1000 trylionów elektronowoltów w górę. Ponadto spektrum promieni kosmicznych wykracza daleko poza to, co uważa się za zdolne do wytwarzania supernowych.
Aby rozwiązać te pytania, NASA planuje umieścić CREAM na pokładzie stacji kosmicznej, stając się ISS-CREAM. Przyrząd latał sześć razy w sumie przez 161 dni na balonach długotrwałych krążących wokół bieguna południowego, gdzie linie pola magnetycznego Ziemi są zasadniczo pionowe.
Idea cząstek energetycznych pochodzących z kosmosu była nieznana w 1911 r., Kiedy Victor Hess, laureat fizyki w 1936 r. Nobla, uznany za odkrycie promieni kosmicznych, podniósł się w powietrze, aby rozwiązać zagadkę, dlaczego materiały stały się bardziej zelektryfikowane na wysokości, efekt o nazwie jonizacja. Oczekiwano, że jonizacja osłabnie w miarę oddalania się od Ziemi. Hess opracował czułe instrumenty i wziął je na wysokość 3,3 mili (5,3 km) i ustalił, że jonizacja wzrosła czterokrotnie wraz z wysokością, w dzień lub w nocy.
Lepsze zrozumienie promieni kosmicznych pomoże naukowcom zakończyć prace rozpoczęte, gdy Hess niespodziewanie zmienił ziemskie pytanie w gwiezdną zagadkę. Odpowiedź na tę zagadkę pomoże nam zrozumieć ukryty, fundamentalny aspekt budowy naszej galaktyki i być może wszechświata.
Zjawisko to wkrótce zyskało popularną, ale mylącą nazwę, promienie kosmiczne, na podstawie błędnej teorii, że były to promienie X lub gamma, które są promieniowaniem elektromagnetycznym, takim jak światło. Zamiast tego promienie kosmiczne są szybkimi, wysokoenergetycznymi cząsteczkami materii.
Jako cząstki, promienie kosmiczne nie mogą być skupione jak światło w teleskopie. Zamiast tego badacze wykrywają promienie kosmiczne za pomocą światła i ładunków elektrycznych wytwarzanych, gdy cząstki uderzają w materię. Następnie naukowcy wykorzystują prace detektywistyczne do zidentyfikowania oryginalnej cząstki poprzez bezpośredni pomiar jej ładunku elektrycznego i oznaczenie energii na podstawie lawiny cząstek szczątków, tworząc własne nakładające się ścieżki.
CREAM wykonuje tę pracę śladową za pomocą kalorymetru jonizacyjnego zaprojektowanego tak, aby promienie kosmiczne zrzuciły swoją energię. Warstwy węgla, wolframu i innych materiałów stanowią znane „przekroje” nuklearne w obrębie stosu. Detektory elektryczne i optyczne mierzą intensywność zdarzeń, gdy cząstki kosmiczne, od wodoru po żelazo, zderzają się z instrumentem.
Mimo że loty balonu CREAM osiągnęły duże wysokości, nad atmosferą pozostało wystarczająco dużo atmosfery, aby zakłócać pomiary. Plan zamontowania instrumentu na zewnątrz stacji kosmicznej umieści go nad zaciemniającymi efektami atmosfery, na wysokości 400 kilometrów.
„Na czym możemy teraz pokładać nadzieję w rozwiązaniu wielu wciąż istniejących zagadek dotyczących pochodzenia i składu promieni kosmicznych?”
- Victor F. Hess, wykład Nobla, grudzień 1936 r
Źródło: NASA
