Výzkum kosmických částic, který byl zahájen před více než stoletím, bude mít příští rok velký impuls - až na nízkou oběžnou dráhu Země, kdy budou kosmické stanici zaslány kosmické paprsky energie a hmoty (CREAM) NASA, čímž se stane (jsi pripraven?) ISS-CREAM, speciálně navržený tak, aby detekoval kosmické paprsky s velmi vysokou energií a pomáhal vědcům určit, jaký může být jejich záhadný zdroj (zdroje).
"Odpověď je ta, na kterou svět čekal 100 let," řekl programový vědec Vernon Jones.
Přečtěte si více o tomto „cool“ experimentu níže:
Cosmic Ray Energetics and Mass (CREAM) bude prvním nástrojem kosmického záření navrženým k detekci v takovém rozsahu energie a po tak dlouhou dobu v prostoru. Vědci doufají, že zjistí, zda jsou kosmické paprsky urychleny jedinou příčinou, která je považována za supernovy. Nový výzkum by také mohl určit, proč je při velmi vysokých energiích detekováno méně kosmických paprsků, než se teoreticky předpokládá.
"Kosmické paprsky jsou energetické částice z vesmíru," řekl Eun-Suk Seo, hlavní vyšetřovatel studie CREAM. „Poskytují přímý vzorek hmoty zvnějšku sluneční soustavy. Měření ukázala, že tyto částice mohou mít energii až 100 000 bilionů elektronových voltů. Toto je obrovská energie, daleko za a nad jakoukoli energii, která může být vytvořena pomocí umělých urychlovačů, dokonce i Velkého Hadrona Collidera v CERNu. “
Vědci také plánují studovat pokles detekce kosmických paprsků, který se nazývá spektrální „koleno“, ke kterému dochází při asi tisíc bilionech elektron-voltů (eV), což je asi 2 miliardykrát silnější než emise při lékařském nukleárním skenování. Ať už způsobují kosmické paprsky, nebo je filtrují, když se pohybují galaxií, vezme si kousnutí z populace od 1 000 bilionů elektron-voltů nahoru. Dále, spektrum pro kosmické paprsky přesahuje mnohem dále, než se předpokládá, že jsou schopny produkovat supernovy.
Za účelem vyřešení těchto otázek plánuje NASA umístit CREAM na palubu vesmírné stanice a stát se ISS-CREAM. Přístroj letěl šestkrát celkem 161 dní na balónky s dlouhým trváním, které obíhají kolem jižního pólu, kde jsou magnetické pole Země v podstatě svislé.
Myšlenka energetických částic přicházejících z vesmíru byla neznámá v roce 1911, když Victor Hess, laureát Nobelovy ceny za fyziku připisovaný objevu kosmických paprsků, vzal do vzduchu, aby vyřešil záhadu, proč se materiály elektrifikovaly výškou, což se nazývá efekt ionizace. Očekávalo se, že ionizace se oslabí, jakmile se člověk dostane dál od Země. Hess vyvinul citlivé nástroje a vzal je až 3,3 mil (5,3 km) a zjistil, že ionizace vzrostla až na čtyřnásobek s nadmořskou výškou, dnem i nocí.
Lepší porozumění kosmickým paprskům pomůže vědcům dokončit začaté práce, když Hess neočekávaně změnil pozemskou otázku na hvězdnou hádanku. Odpověď na tuto hádanku nám pomůže pochopit skrytý základní aspekt toho, jak je naše galaxie a možná i vesmír budován a funguje.
Tento jev brzy získal populární, ale matoucí jméno, kosmické paprsky, z chybné teorie, že se jednalo o rentgenové nebo gama záření, které jsou elektromagnetickým zářením, jako je světlo. Místo toho jsou kosmické paprsky vysokorychlostními, vysoce energetickými částicemi hmoty.
Jako částice nelze kosmické paprsky zaostřit jako dalekohled jako světlo. Místo toho vědci detekují kosmické paprsky světelnými a elektrickými náboji, které vznikají, když částice dopadnou do hmoty. Vědci pak používají detektivní práci k identifikaci původní částice přímým měřením jejího elektrického náboje a stanovením energie z laviny částic nečistot a vytvářejí své vlastní překrývající se stezky.
CREAM provádí tuto stopovou práci pomocí ionizačního kalorimetru navrženého tak, aby kosmické paprsky vrhaly své energie. Vrstvy uhlíku, wolframu a dalších materiálů představují dobře známé jaderné „průřezy“ ve stohu. Elektrické a optické detektory měří intenzitu událostí jako kosmické částice, od vodíku po železo, které propadnou nástrojem.
Přestože lety balónů CREAM dosáhly vysokých nadmořských výšek, nad atmosférou zůstávala dostatečná atmosféra, která by mohla rušit měření. Plán k namontování nástroje na vnější stranu vesmírné stanice jej umístí nad zatemňující účinky atmosféry v nadmořské výšce 400 kilometrů.
"Na co nyní můžeme umístit své naděje na vyřešení mnoha hádanek, které stále existují, pokud jde o původ a složení kosmických paprsků?"
- Victor F. Hess, Nobelova přednáška, prosinec 1936
Zdroj: NASA
