Начато строительство обсерватории космических лучей в пустыне Юты, которая должна быть в 10 раз более чувствительной, чем предыдущие приборы. «Telescope Array» состоит из 564 детекторов в форме таблицы, которые измеряют потоки субатомных частиц, которые падают на Землю, когда космические лучи взаимодействуют с нашей атмосферой. Это поможет ученым раскрыть источник космических лучей сверхвысоких энергий.
Строительство двух обсерваторий космических лучей к западу от Дельты, штат Юта, ускоряется благодаря двум агентствам США: Бюро по управлению земельными ресурсами выдало разрешение, а Национальный научный фонд утвердил грант в размере 2,4 миллиона долларов.
Обсерватория, известная как массив телескопов, «будет в 10 раз более чувствительной, чем предыдущие эксперименты, и мы надеемся, что она позволит нам окончательно разгадать тайну происхождения этих частиц сверхвысоких энергий [космических лучей], которые бомбардируют Землю, ”Говорит Пьер Сокольский, профессор и кафедра физики в университете штата Юта.
«У нас будет самый мощный детектор космических лучей в Северном полушарии», - говорит Чарли Джуи (произносится Рэй), профессор физики в Университете Юты.
Сокольский говорит, что новая обсерватория должна начать испытания в конце весны 2007 года, начать полную эксплуатацию к концу лета 2007 года, а затем проводить исследования в течение 10 лет.
До настоящего времени Telescope Array финансировалось правительством Японии на 14,4 миллиона долларов. Трехлетний грант в размере 2,4 млн. Долл. США от Национального научного фонда позволит физикам Университета Юты перевести оборудование на новое здание из стареющей обсерватории космических лучей Fly's Eye с высоким разрешением на полигоне Dugway армии США.
Сооружения и дороги будут занимать всего 50 акров экспериментальной площадки площадью 400 квадратных миль.
В трех точках на трастовой земле школы штата Юта в зданиях будут размещаться «флуоресцентные детекторы», представляющие собой наборы зеркал и записывающих инструментов, которые вглядываются в ночное небо при слабых ультрафиолетовых вспышках, которые происходят, когда входящие космические лучи попадают в атомы азота, самого распространенного газа. в атмосфере Земли. Каждый из трех сайтов будет примерно в 25 милях от других. Здание «центральной лазерной установки», расположенное между тремя площадками флуоресцентного детектора, будет направлять лазерные лучи в небо, когда зеркала и регистраторы должны быть откалиброваны.
Другим важным компонентом обсерватории является «наземный массив» из 564 сцинтилляционных детекторов в форме стола, каждый около 3 футов в высоту и 6 на 10 футов в ширину. Приборы будут измерять «воздушные ливни», которые представляют собой каскады субатомных частиц, которые падают на Землю, когда космические лучи попадают в атмосферу азота.
Сцинтилляционные детекторы будут размещены в сетке в области 18 на 22 мили к западу от Дельты. «Предоставление / разрешение на временное использование» Бюро землеустройства позволит ученым построить центральную лазерную установку и установить 460 сцинтилляционных детекторов на земле BLM, которая охватывает 80 процентов территории обсерватории. Разрешение на установку других 104 сцинтилляционных детекторов уже было получено от штата Юта и частных землевладельцев. Они владеют оставшимися 20 процентами растянутой площадки.
Ученые сотрудничают вместо того, чтобы «убираться»
Новая обсерватория космических лучей попытается ответить на одну из самых загадочных задач физики: каков источник космических лучей сверхвысоких энергий, которые представляют собой субатомные частицы, которые с невероятной энергией проникают в атмосферу Земли?
Космические лучи - это атомные ядра - атомы, лишенные электронов, - химических элементов, главным образом водорода и гелия. Атмосфера не позволяет им ударить Землю, и даже если бы они могли, они бы пронзили человека незамеченным. Но если бы хоть один космический луч сверхвысокой энергии мог попасть в вашу голову, это было бы похоже на быстрый бейсбол.
Некоторые космические лучи исходят от звезд, которые взрываются как сверхновые. Но космические лучи сверхвысоких энергий более мощные и, очевидно, приходят из дальних уголков вселенной. Сокольский подозревает, что они происходят из «активных ядер галактик», которые представляют собой сверхмассивные черные дыры, образовавшиеся, когда около 1 миллиарда свернутых звезд накапливаются в центрах галактик. Другие возможные источники включают ударные волны от сталкивающихся галактик, шумные галактики, излучающие радиоволны, экзотические источники, такие как теоретические космические струны, и распад массивных частиц, оставшихся от «большого взрыва», который, по словам ученых, создал вселенную около 13 миллиардов лет назад.
Массив телескопа объединит две технологии, которые подсчитали поразительно разное количество космических лучей сверхвысоких энергий, достигающих Земли. Обсерватория космических лучей Японии AGASA обнаружила в 10 раз больше, чем глаз мухи высокого разрешения. Сокольский говорит, что большое число, измеренное AGASA, подразумевает, что источник находится относительно близко во вселенной, но нет известных астрономических объектов, которые могли бы быть источником.
Таким образом, телескопическая матрица будет включать флуоресцентные детекторы, подобные тем, которые используются в глазном мухе высокого разрешения, и сцинтилляционные детекторы, подобные тем, которые используются в AGASA.
«Этот эксперимент является уникальным в том смысле, что он представляет собой объединение двух изначально конкурирующих научных групп: японской группы и американской группы, которые в течение десятилетия проводили два отдельных эксперимента и дали взаимно несовместимые результаты», - говорит Сокольский. «Конечно, в истории таких научных исследований, как это, необычно, что вместо того, чтобы сражаться навсегда, они решили объединить усилия и провести совместный эксперимент для устранения разногласий».
Fly's Eye с высоким разрешением и AGASA достигли конца своего срока полезного использования - необходимы более мощные инструменты - и работа Fly's Eye с высоким разрешением стала затруднительной после террористических атак на Нью-Йорк 11 сентября 2001 года и Вашингтон. Дагвей проводит исследования в области защиты от химического и биологического оружия, а более жесткие ограничения не позволяют иностранным студентам университета посещать этот объект.
BLM: Survey Wildlife, используйте Copter для установки некоторого оборудования
По словам Сокольского, при выдаче разрешения BLM требовало от университета штата Юта проведения обследований и защиты культурных ресурсов, находящихся под угрозой исчезновения растений и животных, а также диких животных, таких как лисицы, роющие совы и хищники.
Сокольский говорит, что строители обсерватории будут использовать вертолеты, а не вездеходы, для установки сцинтилляционных детекторов, и «мы согласились поддерживать их либо пешком, либо верхом» в местах, где нет доступа к дорогам. Вертолеты будут использоваться, если возникнет серьезная проблема с детектором, но ожидается, что это будет необычно. Ученые также обязаны делать цифровые фотографии, когда они посещают сайт детектора, и отслеживать любые изменения с течением времени.
Вот состояние различных компонентов массива телескопов:
* Строительство обсерватории началось в августе 2004 года на первом из трех мест флуоресцентных детекторов, расположенных на вершине мезы Блэк Рок, примерно в 13 милях к юго-юго-западу от Дельты. Здание завершено, и многие зеркала были установлены. Флуоресцентный детектор Black Rock будет закончен к концу этого лета.
* Строительство второго флуоресцентного детектора началось в декабре 2005 года в Лонг-Ридже, в 30 милях к юго-западу от Дельты. Строительство будет завершено к концу лета, а зеркала будут установлены до зимы.
* В отличие от детекторов Black Rock Mesa и Long Ridge, которые строятся на средства Японии, третий детектор флуоресценции будет построен Университетом штата Юта с использованием гранта Национального научного фонда. Названный Middle Drum, он расположен в 25 милях к северо-западу от Дельты. Сокольский говорит, что подготовка площадки должна начаться в августе, когда к декабрю будет завершено строительство одного или нескольких зданий. Зеркала и другое оборудование должны быть сняты с Глаз мухи с высоким разрешением в Дагвее, очищены и модифицированы на складе в Солт-Лейк-Сити, а затем отправлены на место до Среднего барабана к следующему лету.
* Центральная лазерная установка, расположенная на равном расстоянии от трех флуоресцентных детекторов, будет построена, начиная с августа, и должна быть завершена в течение месяца или около того.
* Установка сцинтилляционных детекторов на земле BLM должна начаться в конце июля или начале августа, когда агентство получит результаты необходимых исследований дикой природы, говорит Сокольский. Первые 200 сцинтилляционных детекторов уже построены и хранятся в поле в Дельте, похожем на гигантское поле, полное больничных коек, добавляет он. Они будут доставлены в места постановки, а затем подняты на вертолете. Сокольский говорит, что остальные 364 сцинтилляционных детектора будут установлены к декабрю.
* Университет открыл Центр космических лучей округа Миллард в Дельте, используя 150 000 долларов в государственных и частных фондах для покупки и оснащения здания. Сцинтилляционные счетчики собираются там и хранятся в соседнем арендованном поле, но в центре, в основном, будут размещаться экспонаты для просвещения общественности об исследованиях космических лучей.
