حقوق الصورة: Fermilab
اكتمل مؤخرًا الكاشف رقم 100 لمرصد بيير أوجيه ، جاعلًا من الصفيف أكبر كاشف للأشعة الكونية في العالم. بمجرد أن يعمل ، يجب أن يكون الكاشف قادرًا على التقاط بعض جزيئات الأشعة الكونية الأكثر نشاطًا - فهي تضرب فقط مساحة 2.5 كيلومتر مربع مرة واحدة في السنة. إن اللغز مع هذه الجسيمات عالية الطاقة هو أن الفلكيين ليس لديهم فكرة عما يمكن للكون أن يخلقها. الخطط طويلة المدى للمرصد هي أن يكون لديه في نهاية المطاف 1600 كاشف بحلول عام 2005.
مع الانتهاء من كاشف سطحه المائة ، مرصد بيير أوجيه ، قيد الإنشاء في الأرجنتين ، أصبح هذا الأسبوع أكبر مجموعة دش هواء بأشعة كونية في العالم. يديره العلماء في مختبر Fermi National Accelerator في وزارة الطاقة ، ويشمل مشروع Pierre Auger حتى الآن مجموعة من الكواشف تبلغ مساحتها 70 ميلًا مربعًا والتي تتتبع أكثر العمليات عنفًا وربما الأكثر إرباكًا في الكون بأكمله.
الأشعة الكونية هي جسيمات خارج الأرض - عادة بروتونات أو أيونات أثقل - تصيب الغلاف الجوي للأرض وتخلق شلالات من الجسيمات الثانوية. بينما تقترب الأشعة الكونية من الأرض في مجموعة من الطاقات ، يعتقد العلماء منذ فترة طويلة أن طاقتها لا يمكن أن تتجاوز 1020 فولت إلكترون ، حوالي 100 مليون مرة من طاقة البروتون التي يمكن تحقيقها في تيفاترون Fermilab ، أقوى مسرع الجسيمات في العالم. لكن التجارب الأخيرة في اليابان ويوتا كشفت عن عدد قليل من هذه الأشعة الكونية الفائقة الطاقة ، مما أثار تساؤلات حول ما يمكن أن تنتجه الأحداث غير العادية في الكون.
"كيف تخلق الطبيعة الظروف لتسريع الجسيمات الدقيقة لهذه الطاقة؟" سأل آلان واتسون ، أستاذ الفيزياء في جامعة ليدز ، المملكة المتحدة ، والمتحدث باسم تعاون بيير أوجيه من 250 عالمًا من 14 دولة. "إن تتبع هذه الجسيمات عالية الطاقة إلى مصادرها سيجيب على هذا السؤال."
يمكن أن تفسر النظرية العلمية مصادر الأشعة الكونية منخفضة الطاقة والمتوسطة ، لكن أصل هذه الأشعة الكونية النادرة ذات الطاقة العالية لا يزال لغزا. لتحديد الآليات الكونية التي تنتج جزيئات مجهرية في طاقة ماكروسكوبية ، يقوم تعاون بيير أوجيه بتثبيت مجموعة ستضم في نهاية الأمر 1600 كاشف سطحي في منطقة الأرجنتينية بامبا أماريلا بحجم جزيرة رود ، بالقرب من بلدة مالارج؟ حوالي 600 ميل غرب بوينس آيرس. تقوم أول 100 كاشف بمسح السماء الجنوبية بالفعل.
قال جيم كرونين ، الحائز على جائزة نوبل ، من جامعة شيكاغو ، الذي ابتكر تجربة أوجر مع واتسون: "هذه الأشعة الكونية ذات الطاقة العالية هي رسل من الكون المتطرف". "إنها تمثل فرصة عظيمة للاكتشافات."
الأشعة الكونية الأعلى طاقة نادرة للغاية ، حيث تضرب الغلاف الجوي للأرض مرة واحدة سنويًا لكل ميل مربع. عند اكتماله في عام 2005 ، سيغطي مرصد بيير أوجيه حوالي 1200 ميل مربع (3000 كيلومتر مربع) ، مما يسمح للعلماء بالقبض على العديد من هذه الأحداث.
قال مدير المشروع بول مانتش ، فيرميلاب ، في إشارة إلى تجربة أكينو جاينت أير شو آر (AGASA) في اليابان: "ستنتقل تجربتنا من حيث توقفت تجربة أجاسا". "في أعلى الطاقات ، تبدو النتائج المذهلة من أكبر تجربتين للأشعة الكونية متضاربة. يرى AGASA أحداثًا أكثر من تجربة HiRes في يوتا ، لكن إحصائيات كلتا التجربتين محدودة ".
يجمع مشروع بيير أوجيه ، الذي سمي على اسم الفيزيائي الفرنسي الرائد الذي لاحظ لأول مرة حمامات الهواء الممتدة في عام 1938 ، بين طرق الكشف المستخدمة في التجارب اليابانية ويوتا. تتباعد كاشفات السطح متباعدة ميل واحد. تتكون كل وحدة سطحية من خزان أسطواني بارتفاع 4 أقدام مملوء بـ 3000 جالون من الماء النقي ولوحة شمسية وهوائي لنقل البيانات لاسلكيًا. تسجل المستشعرات الانهيارات الجسيمات غير المرئية ، التي يتم تشغيلها على ارتفاع يتراوح من ستة إلى اثني عشر ميلًا فقط من الميكروثانية ، عند وصولها إلى الأرض. ضربات الجسيمات تضرب عدة خزانات في نفس الوقت تقريبًا.
بالإضافة إلى الخزانات ، سيحتوي المرصد الجديد على 24 تلسكوب مضان من نوع HiRes يمكن أن يلتقط التوهج الخافت للأشعة فوق البنفسجية المنبعث من الاستحمام في الهواء. إن التلسكوبات الفلورية ، التي لا يمكن تشغيلها إلا خلال الليالي المظلمة والخالية من القمر ، حساسة بما يكفي لالتقاط الضوء المنبعث من مصباح 4 وات يسير على بعد ستة أميال بسرعة الضوء تقريبًا.
قال واتسون ، "إنه لشيء جميل حقًا أن يكون لدينا نظام هجين". "يمكننا أن ننظر في الاستحمام في وضعين. يمكننا قياس طاقتهم بطريقتين مستقلتين ".
تعاون بيير أوجيه في طور إعداد مقترح لموقع ثانٍ من مرصده ، ليكون مقره في الولايات المتحدة. وبتصميمها ذاته الذي يتمتع به الموقع الأرجنتيني ، ستقوم مجموعة الكاشف الثانية بمسح السماء الشمالية بحثًا عن مصادر أقوى الأشعة الكونية.
وقد تم تمويل مرصد بيير أوجيه في الأرجنتين بمبلغ 55 مليون دولار من 14 دولة عضو. تساهم الولايات المتحدة بنسبة 20 في المائة من إجمالي التكلفة ، بدعم يقدمه مكتب العلوم التابع لوزارة الطاقة ومؤسسة العلوم الوطنية. تتوفر قائمة بجميع المؤسسات المشاركة على http://auger.cnrs.fr/collaboration.html
Fermilab هو مختبر وطني ممول من مكتب العلوم التابع لوزارة الطاقة الأمريكية ، تديره اتحاد الجامعات للبحوث ، Inc.
المصدر الأصلي: بيان صحفي Fermilab
