Η έρευνα που βασίζεται σε μπαλόνια για τα κοσμικά σωματίδια που ξεκίνησε πριν από περισσότερο από έναν αιώνα θα λάβει μεγάλη ώθηση τον επόμενο χρόνο — μέχρι την τροχιά της χαμηλής Γης, όταν η NASA Cosmic Ray Energetics and Mass ( ΚΡΕΜΑ ) θα σταλεί στον Διαστημικό Σταθμό (είστε έτοιμοι για αυτό;)ISS-CREAM, ειδικά σχεδιασμένο για να ανιχνεύει κοσμικές ακτίνες υπερ-υψηλής ενέργειας και να βοηθά τους επιστήμονες να προσδιορίσουν ποια μπορεί να είναι η μυστηριώδης πηγή(ες) τους.
«Η απάντηση είναι αυτή που ο κόσμος περίμενε εδώ και 100 χρόνια», δήλωσε ο επιστήμονας του προγράμματος Βέρνον Τζόουνς.
Διαβάστε περισσότερα για αυτό το «cool» πείραμα παρακάτω:
Το Cosmic Ray Energetics and Mass (CREAM) θα είναι το πρώτο όργανο κοσμικών ακτίνων που έχει σχεδιαστεί για να ανιχνεύει σε τόσο υψηλότερα εύρη ενέργειας και σε τόσο εκτεταμένη διάρκεια στο διάστημα. Οι επιστήμονες ελπίζουν να ανακαλύψουν εάν οι κοσμικές ακτίνες επιταχύνονται από μία μόνο αιτία, η οποία πιστεύεται ότι είναι σουπερνόβα. Η νέα έρευνα θα μπορούσε επίσης να προσδιορίσει γιατί υπάρχουν λιγότερες κοσμικές ακτίνες που ανιχνεύονται σε πολύ υψηλές ενέργειες από αυτές που θεωρούνται ότι υπάρχουν.
«Οι κοσμικές ακτίνες είναι ενεργητικά σωματίδια από το διάστημα», δήλωσε ο Eun-Suk Seo, κύριος ερευνητής για τη μελέτη CREAM. «Παρέχουν ένα άμεσο δείγμα ύλης έξω από το ηλιακό σύστημα. Οι μετρήσεις έχουν δείξει ότι αυτά τα σωματίδια μπορούν να έχουν ενέργειες έως και 100.000 τρισεκατομμύρια ηλεκτρον βολτ. Αυτή είναι μια τεράστια ενέργεια, πολύ πέρα και πάνω από κάθε ενέργεια που μπορεί να παραχθεί με ανθρωπογενείς επιταχυντές, ακόμα και με τον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων στο CERN».
Οι ερευνητές σχεδιάζουν επίσης να μελετήσουν τη μείωση της ανίχνευσης κοσμικών ακτίνων, που ονομάζεται φασματικό «γόνατο» που εμφανίζεται στα περίπου χίλια τρισεκατομμύρια ηλεκτρονιοβολτ (eV), το οποίο είναι περίπου 2 δισεκατομμύρια φορές πιο ισχυρό από τις εκπομπές σε μια ιατρική σάρωση πυρηνικής απεικόνισης. Οτιδήποτε προκαλεί τις κοσμικές ακτίνες ή τις φιλτράρει καθώς κινούνται μέσα στον γαλαξία, παίρνει ένα δάγκωμα από τον πληθυσμό από τα 1.000 τρισεκατομμύρια ηλεκτρονιοβολτ προς τα πάνω. Επιπλέον, το φάσμα για τις κοσμικές ακτίνες εκτείνεται πολύ πιο μακριά από αυτό που πιστεύεται ότι μπορούν να παράγουν οι σουπερνόβα.
Ένα αερόστατο μεγάλης διάρκειας που μεταφέρει CREAM ετοιμάζεται να εκτοξευτεί από μια τοποθεσία κοντά στο σταθμό McMurdo (NASA)
Για να αντιμετωπίσει αυτά τα ερωτήματα, η NASA σχεδιάζει να τοποθετήσει το CREAM στον διαστημικό σταθμό, και να γίνει ISS-CREAM. Το όργανο έχει πετάξει έξι φορές για συνολικά 161 ημέρες με μπαλόνια μεγάλης διάρκειας που κάνουν κύκλους στον Νότιο Πόλο, όπου οι γραμμές του μαγνητικού πεδίου της Γης είναι ουσιαστικά κάθετες.
Η ιδέα των ενεργητικών σωματιδίων που προέρχονται από το διάστημα ήταν άγνωστη το 1911 όταν Βίκτορ Χες , ο βραβευμένος με Νόμπελ Φυσικής του 1936 που πιστώθηκε για την ανακάλυψη των κοσμικών ακτίνων, βγήκε στον αέρα για να αντιμετωπίσει το μυστήριο του γιατί τα υλικά ηλεκτρίζονταν περισσότερο με το υψόμετρο, ένα φαινόμενο που ονομάζεται ιονισμός. Η προσδοκία ήταν ότι ο ιονισμός θα εξασθενούσε καθώς κάποιος απομακρυνόταν από τη Γη. Ο Hess ανέπτυξε ευαίσθητα όργανα και τα πήρε μέχρι και 3,3 μίλια (5,3 χιλιόμετρα) και διαπίστωσε ότι ο ιονισμός αυξήθηκε έως και τέσσερις φορές με το υψόμετρο, μέρα ή νύχτα.
Η καλύτερη κατανόηση των κοσμικών ακτίνων θα βοηθήσει τους επιστήμονες να ολοκληρώσουν την εργασία που ξεκίνησε όταν ο Hess μετέτρεψε απροσδόκητα μια γήινη ερώτηση σε αστρικό αίνιγμα. Η απάντηση σε αυτό το αίνιγμα θα μας βοηθήσει να κατανοήσουμε μια κρυφή, θεμελιώδη πτυχή του τρόπου με τον οποίο ο γαλαξίας μας, και ίσως το σύμπαν, είναι χτισμένος και λειτουργεί.
Το φαινόμενο σύντομα απέκτησε ένα δημοφιλές αλλά συγκεχυμένο όνομα, κοσμικές ακτίνες, από μια λανθασμένη θεωρία ότι ήταν ακτίνες Χ ή ακτίνες γάμμα, που είναι ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, όπως το φως. Αντίθετα, οι κοσμικές ακτίνες είναι σωματίδια ύλης υψηλής ταχύτητας και υψηλής ενέργειας.
Ως σωματίδια, οι κοσμικές ακτίνες δεν μπορούν να εστιαστούν όπως το φως σε ένα τηλεσκόπιο. Αντίθετα, οι ερευνητές ανιχνεύουν τις κοσμικές ακτίνες από το φως και τα ηλεκτρικά φορτία που παράγονται όταν τα σωματίδια προσκρούουν στην ύλη. Στη συνέχεια, οι επιστήμονες χρησιμοποιούν ντετέκτιβ για να αναγνωρίσουν το αρχικό σωματίδιο με άμεση μέτρηση του ηλεκτρικού του φορτίου και τον προσδιορισμό της ενέργειας από τη χιονοστιβάδα των σωματιδίων συντριμμιών που δημιουργούν τα δικά τους επικαλυπτόμενα ίχνη.
ΚΡΕΜΑ σχηματικό
Η CREAM κάνει αυτό το ίχνος χρησιμοποιώντας ένα θερμιδόμετρο ιονισμού που έχει σχεδιαστεί για να κάνει τις κοσμικές ακτίνες να αποβάλλουν τις ενέργειές τους. Στρώματα άνθρακα, βολφραμίου και άλλων υλικών παρουσιάζουν γνωστές πυρηνικές «διατομές» μέσα στη στοίβα. Οι ηλεκτρικοί και οπτικοί ανιχνευτές μετρούν την ένταση των γεγονότων καθώς τα κοσμικά σωματίδια, από το υδρογόνο μέχρι τον σίδηρο, πέφτουν στο όργανο.
Παρόλο που οι πτήσεις με αερόστατο CREAM έφτασαν σε μεγάλα υψόμετρα, παρέμεινε αρκετή ατμόσφαιρα πάνω για να παρεμποδίσει τις μετρήσεις. Το σχέδιο για την τοποθέτηση του οργάνου στο εξωτερικό του διαστημικού σταθμού θα το τοποθετήσει πάνω από τα σκοτεινά αποτελέσματα της ατμόσφαιρας, σε υψόμετρο 250 μιλίων (400 χιλιομέτρων).
«Σε τι μπορούμε τώρα να εναποθέσουμε τις ελπίδες μας για την επίλυση των πολλών γρίφων που εξακολουθούν να υπάρχουν ως προς την προέλευση και τη σύνθεση των κοσμικών ακτίνων;»
– Victor F. Hess, Διάλεξη Νόμπελ, Δεκ. 1936
Πηγή: NASA
