Rozpoczęto budowę obserwatorium promieni kosmicznych na pustyni Utah, które powinno być 10 razy bardziej czułe niż poprzednie instrumenty. „Telescope Array” składa się z 564 detektorów w kształcie stołu, które zmierzą opady cząstek subatomowych, które spadają na Ziemię, gdy promienie kosmiczne oddziałują z naszą atmosferą. Pomoże naukowcom odkryć źródło promieni kosmicznych o ultrawysokiej energii.
Budowa przyspiesza w obserwatorium promieniowania kosmicznego o wartości 17 milionów dolarów na zachód od Delta w stanie Utah, dzięki dwóm amerykańskim agencjom: Bureau of Land Management wydało zezwolenie, a National Science Foundation zatwierdziło dotację w wysokości 2,4 miliona dolarów.
Obserwatorium znane jako Tablica Teleskopowa „będzie 10 razy bardziej wrażliwe niż poprzednie eksperymenty i mamy nadzieję, że pozwoli nam w końcu rozwiązać tajemnicę pochodzenia tych cząstek o ultra wysokiej energii [promieniach kosmicznych], które bombardują Ziemię, ”Mówi Pierre Sokolsky, profesor i kierownik fizyki na University of Utah.
„Będziemy dysponować najpotężniejszym detektorem promieniowania kosmicznego na półkuli północnej” - mówi Charlie Jui (wymawiany Ray), profesor fizyki z University of Utah.
Sokolsky mówi, że nowe obserwatorium powinno rozpocząć testy późną wiosną 2007 roku, rozpocząć pełne działanie do końca lata 2007, a następnie prowadzić badania przez okres do 10 lat.
Do tej pory tablica teleskopów została sfinansowana przez rząd Japonii w wysokości 14,4 miliona dolarów. Trzyletnia dotacja w wysokości 2,4 miliona dolarów od National Science Foundation pozwoli fizykom z University of Utah przenieść sprzęt do nowego obiektu ze starzejącego się obserwatorium promieniowania kosmicznego Fly's Eye wysokiej rozdzielczości na poligonie wojskowym Dugway Proving Ground w USA.
Konstrukcje i drogi zajmą tylko 50 akrów miejsca eksperymentalnego o powierzchni 400 mil kwadratowych.
W trzech lokalizacjach na terenie powierniczym szkoły w Utah w budynkach będą znajdować się „detektory fluorescencji”, które są zestawami luster i instrumentów rejestrujących, które zaglądają w nocne niebo w poszukiwaniu słabych rozbłysków ultrafioletowych, które pojawiają się, gdy nadchodzące promienie kosmiczne uderzają w atomy azotu, najpowszechniejszy gaz w ziemskiej atmosferze. Każde z trzech miejsc będzie znajdować się około 25 mil od pozostałych. Budynek „centralnego obiektu laserowego”, znajdujący się między trzema lokalizacjami detektorów fluorescencji, wyśle wiązki laserowe ku niebu, gdy lustra i rejestratory będą wymagały kalibracji.
Innym ważnym elementem obserwatorium jest „układ naziemny” 564 detektorów scyntylacyjnych w kształcie stołu, każdy o wysokości około 3 stóp i szerokości 6 na 10 stóp. Urządzenia mierzą „prysznice powietrzne”, które są kaskadami cząstek subatomowych, które spadają na Ziemię, gdy promienie kosmiczne uderzają w azot w atmosferze.
Detektory scyntylacyjne zostaną rozmieszczone w siatce na obszarze 18 na 22 mil na zachód od Delty. Prezydium Bureau of Land Management „pozwolenie na użytkowanie / zezwolenie na tymczasowe użytkowanie” pozwoli naukowcom zbudować centralne urządzenie laserowe i zainstalować 460 detektorów scyntylacyjnych na gruntach BLM, które obejmują 80 procent miejsca obserwatorium. Zezwolenie na instalację pozostałych 104 detektorów scyntylacyjnych uzyskano już od stanu Utah i prywatnych właścicieli ziemskich. Są właścicielami pozostałych 20 procent rozległej witryny.
Naukowcy współpracują zamiast „Duking it Out”
Nowe obserwatorium promieni kosmicznych będzie próbowało odpowiedzieć na jedną z najbardziej kłopotliwych tajemnic w fizyce: jakie jest źródło promieni ultrafioletowych o ultrawysokiej energii, które są cząsteczkami subatomowymi, które z niesamowitą energią wrzeszczą w ziemską atmosferę?
Promienie kosmiczne to jądra atomowe - atomy pozbawione elektronów - pierwiastków chemicznych, głównie wodoru i helu. Atmosfera uniemożliwia im uderzenie w Ziemię, a nawet gdyby mogli, prześliznęliby się przez osobę niezauważoną. Ale gdyby pojedynczy promień kosmiczny o ultrawysokiej energii mógł uderzyć w twoją głowę, wyglądałby jak szybki baseball.
Niektóre promienie kosmiczne pochodzą z gwiazd, które wybuchają jako supernowe. Ale promienie kosmiczne o ultrawysokiej energii są silniejsze i najwyraźniej pochodzą z odległych zakątków wszechświata. Sokolsky podejrzewa, że pochodzą z „aktywnych jąder galaktycznych”, które są supermasywnymi czarnymi dziurami powstającymi, gdy około 1 miliarda zapadniętych gwiazd gromadzi się w centrach galaktyk. Inne możliwe źródła to fale uderzeniowe z zderzających się galaktyk, hałaśliwe galaktyki emitujące fale radiowe, egzotyczne źródła, takie jak teoretyczne struny kosmiczne i rozpad masywnych cząstek pozostałych po „wielkim wybuchu”, jak twierdzą naukowcy, stworzył wszechświat około 13 miliardów lat temu.
Telescope Array połączy dwie technologie, które policzyły uderzająco różną liczbę ultrafioletowych promieni kosmicznych docierających do Ziemi. Japońskie obserwatorium promieniowania kosmicznego AGASA wykryło ich 10 razy więcej niż Fly-Eye wysokiej rozdzielczości. Sokolsky mówi, że duża liczba mierzona przez AGASA sugeruje, że źródło jest względnie blisko we wszechświecie, ale nie ma znanych obiektów astronomicznych, które mogłyby być źródłem.
Tak więc tablica teleskopu będzie zawierać detektory fluorescencyjne, takie jak te stosowane w muszli o wysokiej rozdzielczości oraz detektory scyntylacyjne, takie jak te stosowane w AGASA.
„Ten eksperyment jest wyjątkowy w tym sensie, że stanowi połączenie dwóch początkowo konkurujących ze sobą grup naukowych: grupy japońskiej i grupy amerykańskiej, która przez dekadę przeprowadziła dwa oddzielne eksperymenty i przyniosła wzajemnie niezgodne wyniki”, mówi Sokolsky. „Z pewnością w historii takich przedsięwzięć naukowych z pewnością nie jest niczym niezwykłym, że zamiast przekopać się na zawsze, postanowili połączyć siły i wspólnie zbudować eksperyment, aby rozwiązać różnice”.
Fly-Eye wysokiej rozdzielczości i AGASA osiągnęły kres swojego użytecznego życia - potrzebne są mocniejsze instrumenty - a działanie Fly-Eye wysokiej rozdzielczości stało się trudne po atakach terrorystycznych na Nowy Jork z 11 września 2001 r. i Waszyngton. Dugway prowadzi badania nad obroną przed bronią chemiczną i biologiczną, a ostrzejsze ograniczenia uniemożliwiły zagranicznym studentom uniwersytetu odwiedzanie tego miejsca.
BLM: Survey Wildlife, użyj Copter, aby zainstalować niektóre urządzenia
Wydając zezwolenie, BLM wymagało od University of Utah przeprowadzania badań i ochrony zasobów kulturowych, zagrożonych i zagrożonych roślin oraz dzikiej przyrody, takich jak lisy kici, sowy i raptory, mówi Sokolsky.
Twórcy obserwatorium wykorzystają helikoptery - nie pojazdy terenowe - do zainstalowania detektorów scyntylacyjnych, a „zgodziliśmy się je konserwować pieszo lub konno” w miejscach bez dostępu do drogi, mówi Sokolsky. Śmigłowce będą używane, jeśli wystąpi poważny problem z detektorem, ale oczekuje się, że będzie to niezwykłe. Naukowcy są również zobowiązani do robienia zdjęć cyfrowych podczas wizyty w miejscu wykrywacza i monitorowania wszelkich zmian w czasie.
Oto status różnych elementów tablicy teleskopu:
* Budowa obserwatorium rozpoczęła się w sierpniu 2004 r. W pierwszym z trzech miejsc detekcji fluorescencji, zlokalizowanych na szczycie Black Rock Mesa, około 13 mil na południowy zachód od Delty. Budynek został ukończony i zainstalowano wiele serwerów lustrzanych. Detektor fluorescencji Black Rock zostanie ukończony do końca tego lata.
* Budowa drugiego detektora fluorescencji rozpoczęła się w grudniu 2005 r. W Long Ridge, 30 mil na południowy zachód od Delty. Budynek zostanie ukończony do końca lata, a lustra zostaną zainstalowane przed zimą.
* W przeciwieństwie do detektorów Black Rock Mesa i Long Ridge, które są budowane z japońskich funduszy, trzeci detektor fluorescencji zostanie zbudowany przez University of Utah przy wykorzystaniu dotacji National Science Foundation. Nazwany Middle Drum, znajduje się 25 mil na północny zachód od Delty. Sokolsky mówi, że przygotowanie terenu powinno rozpocząć się w sierpniu, a jeden lub więcej budynków będzie w stanie pomieścić lustra do grudnia. Lustra i inny sprzęt należy usunąć z Fly-Eye o wysokiej rozdzielczości w Dugway, wyczyścić i zmodyfikować w magazynie w Salt Lake City, a następnie przewieźć ciężarówką na stronę środkowego bębna do następnego lata.
* Centralny laser - umieszczony w równej odległości od trzech detektorów fluorescencyjnych - zostanie zbudowany od sierpnia i powinien zostać ukończony w ciągu około miesiąca.
* Instalacja detektorów scyntylacyjnych na ziemi BLM ma się rozpocząć pod koniec lipca lub na początku sierpnia, gdy agencja uzyska wyniki wymaganych badań dzikiej przyrody, mówi Sokolsky. Dodał, że pierwszych 200 detektorów scyntylacyjnych zostało już zbudowanych i są przechowywane na polu w Delcie, wyglądając „jak gigantyczne pole pełne łóżek szpitalnych”. Zostaną przewiezieni ciężarówkami do miejsc postoju, a następnie podniesieni na miejsce helikopterem. Sokolsky mówi, że pozostałe 364 detektory scyntylacyjne zostaną zainstalowane do grudnia.
* Uniwersytet otworzył Millard County Cosmic Ray Center w Delcie, wykorzystując 150 000 USD z funduszy państwowych i prywatnych na zakup i wyposażenie budynku. Liczniki scyntylacyjne są tam montowane i przechowywane na sąsiednim, wynajętym polu, ale w centrum przede wszystkim będą znajdować się eksponaty mające na celu edukowanie opinii publicznej na temat badań promieni kosmicznych.
