Ilmapallotutkimus kosmisten hiukkasten tutkimisesta, joka alkoi yli sata vuotta sitten, saa suuren vauhdin ensi vuonna - aina maapallon kiertoradalle asti, kun NASA: n kosminen säteilyenergia ja massa (CREAM) lähetetään avaruusasemalle, jolloin siitä tulee (Oletko valmis tähän?) ISS-CREAM, joka on erityisesti suunniteltu havaitsemaan erittäin korkeaenergiset kosmiset säteet ja auttamaan tutkijoita selvittämään, mikä heidän salaperäinen lähde voi olla.
"Vastaus on yksi, jota maailma on odottanut 100 vuotta", sanoi ohjelmistutkija Vernon Jones.
Lue lisää tästä "viileästä" kokeilusta alla:
Kosminen säteilyenergia ja massa (CREAM) on ensimmäinen kosminen säteilylaite, joka on suunniteltu havaitsemaan tällaisilla korkeammilla energia-alueilla ja niin pitkään avaruudessa. Tutkijat toivovat selvittävän, kiihdyttääkö kosmisen säteily yhdestä syystä, jonka uskotaan olevan supernoovia. Uusi tutkimus voisi myös selvittää, miksi erittäin korkeilla energioilla havaitaan vähemmän kosmisia säteitä kuin mitä on teoreettisesti olemassa.
"Kosmiset säteet ovat energian hiukkasia ulkoavaruudesta", sanoi CREAM-tutkimuksen päätutkija Eun-Suk Seo. ”Ne tarjoavat suoran näytteen aineesta aurinkokunnan ulkopuolelta. Mittaukset ovat osoittaneet, että näillä hiukkasilla voi olla jopa 100 000 biljoonaa elektronivolttia energiaa. Tämä on valtava energia, joka ylittää kaiken energian, joka voidaan tuottaa ihmisen tekemissä kiihdyttimissä, jopa suuressa hadronin kolareissa CERN: ssä. "
Tutkijat suunnittelevat myös tutkimuksen kosmisen säteen havaitsemisen vähentymisestä, nimeltään spektrinen ”polvi”, jota esiintyy noin tuhannella biljoonalla elektronisella voltilla (eV), mikä on noin 2 miljardia kertaa voimakkaampi kuin lääketieteellisessä ydinkuvantamisessa käytettävät päästöt. Mikä tahansa aiheuttaa kosmisia säteitä tai suodattaa ne liikkuessaan galaksin läpi, puree väestöstä 1000 biljoonaa elektronvolttia ylöspäin. Lisäksi kosmisten säteiden spektri ulottuu paljon kauempana kuin mitä supernovien uskotaan kykenevän tuottamaan.
Näiden kysymysten ratkaisemiseksi NASA aikoo sijoittaa CREAMin avaruusasemalle, josta tulee ISS-CREAM. Laite on lentänyt kuusi kertaa yhteensä 161 päivän ajan pitkäkestoisissa ilmapalloissa, jotka kiertävät etelänapaa, missä maan magneettikenttäviivat ovat pääosin pystysuorat.
Ajatus avaruudesta tulevista energiahiukkasista ei ollut tiedossa vuonna 1911, kun Victor Hess, vuoden 1936 fysiikan Nobel-palkinnon saaja, jonka hyvitykseksi annettiin kosmisen säteilyn löytäminen, otti ilmaan puuttuakseen mysteeriin siitä, miksi materiaalit elektrisoituivat korkeuden myötä. ionisaatiota. Odotettiin, että ionisoituminen heikentyisi kauempana maasta. Hess kehitti herkkiä instrumentteja ja otti ne jopa 5,3 mailia (3,3 mailia) ja totesi, että ionisaatio lisääntyi nelinkertaiseksi korkeudessa, päivällä tai yöllä.
Kosmisten säteiden parempi ymmärtäminen auttaa tutkijoita saattamaan päätökseen työn, joka aloitettiin, kun Hess muutti maallisen kysymyksen odottamatta tähtien arvoitukseksi. Tähän arvoitukseen vastaaminen auttaa meitä ymmärtämään piilotetun, perustavanlaatuisen näkökohdan siitä, kuinka galaksiamme ja kenties maailmankaikkeus on rakennettu ja toimii.
Ilmiö sai pian suositun, mutta hämmentävän nimen, kosmiset säteet, virheellisestä teoriasta, jonka mukaan ne olivat röntgen- tai gammasäteitä, jotka ovat sähkömagneettista säteilyä, kuten valo. Sen sijaan kosmiset säteet ovat nopeita, korkeaenergisia ainehiukkasia.
Hiukkasina kosmisia säteitä ei voida kohdistaa kuin valoa kaukoputkessa. Sen sijaan tutkijat havaitsevat kosmiset säteet valon ja sähkövarausten avulla, jotka muodostuvat hiukkasten ollessa aineeseen. Sitten tutkijat käyttävät etsivätyötä alkuperäisen hiukkasen tunnistamiseksi mittaamalla sen suora varaus ja energian määritys roskien hiukkasten lumivyörystä, jolloin luodaan omat päällekkäiset polut.
CREAM tekee tämän jälkityön käyttämällä ionisaatiokalorimetriä, joka on suunniteltu saamaan kosmiset säteet kaatamaan energiansa. Hiilen, volframin ja muiden materiaalikerrosten pino sisältää tunnetut ydin ”poikkileikkaukset”. Sähköiset ja optiset ilmaisimet mittaavat tapahtumien voimakkuuden kosmisina hiukkasina, vetystä rautaksi, törmäyttäessä instrumentin läpi.
Vaikka CREAM-ilmapallolennot saavuttivat korkeat korkeudet, ilmapiiri pysyi yläpuolella tarpeeksi häiritsemään mittauksia. Suunnitelma asentaa instrumentti avaruusaseman ulkopuolelle asettaa sen ilmakehän hämärtävien vaikutusten yläpuolelle, 250 mailin (400 km) korkeuteen.
"Mihin voimme nyt asettaa toiveemme ratkaista edelleen olemassa olevat monia arvoituksia kosmisten säteiden alkuperästä ja koostumuksesta?"
- Victor F. Hess, Nobel-luento, joulukuu 1936
Lähde: NASA
