Obserwatorium promieniowania kosmicznego - Cosmic-ray observatory

Detekcja prysznica.png

Obserwatorium promieniowania kosmicznego jest instalacja naukowy wybudowany wykryć wysokiej energii cząstek pochodzących z przestrzeni zwanej promienie kosmiczne . Obejmuje to zwykle fotony (światło o wysokiej energii), elektrony, protony i niektóre cięższe jądra, a także cząstki antymaterii . Około 90% promieni kosmicznych to protony, 9% to cząstki alfa , a pozostałe ~1% to inne cząstki.

Nie jest jeszcze możliwe zbudowanie optyki tworzącej obraz dla promieni kosmicznych, jak teleskop Woltera do niskoenergetycznych promieni rentgenowskich , chociaż niektóre obserwatoria promieniowania kosmicznego poszukują również wysokoenergetycznych promieni gamma i rentgenowskich. Promienie kosmiczne o ultrawysokiej energii (UHEC) stwarzają dalsze problemy z wykrywaniem. Jednym ze sposobów poznawania promieni kosmicznych jest wykorzystanie różnych detektorów do obserwacji aspektów pęku powietrza promieni kosmicznych .

Metody wykrywania promieni gamma:

Na przykład, podczas gdy foton światła widzialnego może mieć energię kilku eV, kosmiczny promień gamma może przekraczać TeV (1 000 000 000 000 eV). Czasami kosmiczne promienie gamma (fotony) nie są zgrupowane z jądrami promieni kosmicznych.

Historia

Promieniowanie Czerenkowa (światło) świecące w rdzeniu reaktora jądrowego. W porównaniu z tym kamera uchwyciła niebieskie światło z tego efektu w wodzie z promieniowania emitowanego przez reaktor, obserwatoria promieniowania kosmicznego szukają tego promieniowania pochodzącego z promieni kosmicznych w ziemskiej atmosferze

„W 1952 r. prosty i śmiały eksperyment pozwolił na pierwszą obserwację światła Czerenkowa wytwarzanego przez promienie kosmiczne przechodzące przez atmosferę, dając początek nowej dziedzinie astronomii”. Ta praca, wymagająca minimalnych wydatków na instrumenty (kosz na śmieci, zwierciadło paraboliczne z nadwyżek wojennych i fotopowielacz o średnicy 5 cm) i oparta na sugestii Patricka Blacketta, doprowadziła ostatecznie do obecnej międzynarodowej wielomiliardowej inwestycji w astronomię promieniowania gamma. .

Explorer 1 rozpoczęła się w 1958 roku satelita wyceniane promieni kosmicznych. Dookólna tuba Geigera-Müllera Anton 314 , zaprojektowana przez George'a H. Ludwiga z State University of Iowa Cosmic Ray Laboratory, wykryła promieniowanie kosmiczne . Może wykrywać protony o energii powyżej 30 MeV i elektrony o energii powyżej 3 MeV. Przez większość czasu instrument był nasycony ;

Czasami oprzyrządowanie podałoby oczekiwaną liczbę promieni kosmicznych (około trzydziestu zliczeń na sekundę), ale czasami pokazywało osobliwe zero zliczeń na sekundę. University of Iowa (pod kierownictwem Van Allena) zauważył, że wszystkie zerowe zliczenia na sekundę pochodziły z wysokości ponad 2000 km (1250 mil) nad Ameryką Południową, podczas gdy przełęcze na 500 km (310 mil) wskazywałyby oczekiwany poziom promieni kosmicznych. Nazywa się to anomalią południowoatlantycką . Później, po Eksploratorze 3, stwierdzono, że oryginalny licznik Geigera został przytłoczony ("nasycony") przez silne promieniowanie pochodzące z pasa naładowanych cząstek uwięzionych w przestrzeni przez ziemskie pole magnetyczne. Ten pas naładowanych cząstek jest obecnie znany jako pas radiacyjny Van Allena .

Promienie kosmiczne były badane na pokładzie stacji kosmicznej Mir pod koniec XX wieku, tak jak w eksperymencie SilEye. Badano związek między rozbłyskami widzianymi przez astronautów w kosmosie a promieniami kosmicznymi, czyli zjawiskami wizualnymi promieni kosmicznych .

W grudniu 1993 roku Akeno Giant Air Shower Array w Japonii (w skrócie AGASA ) zarejestrował jedno z największych zdarzeń promieniowania kosmicznego, jakie kiedykolwiek zaobserwowano.

W październiku 2003 r. Obserwatorium Pierre Augur w Argentynie zakończyło budowę swojego setnego detektora powierzchniowego i stało się największym układem promieniowania kosmicznego na świecie. Wykrywa promienie kosmiczne za pomocą dwóch różnych metod: obserwowania promieniowania Czerenkowa wytwarzanego w wyniku interakcji cząstek z wodą oraz obserwowania światła ultrafioletowego emitowanego w ziemskiej atmosferze. W 2018 roku rozpoczęto instalację uaktualnienia o nazwie AugerPrime, dodając do Obserwatorium detektory scyntylacyjne i radiowe.

W 2010 roku ukończono rozszerzoną wersję AMANDY o nazwie IceCube . IceCube mierzy światło Czerenkowa w kilometrze sześciennym przezroczystego lodu. Szacuje się, że każdego dnia wykrywa 275 milionów promieni kosmicznych.

Prom kosmiczny Endeavour przetransportował spektrometr alfamagnetyczny (AMS) na Międzynarodową Stację Kosmiczną 16 maja 2011 r. W ciągu nieco ponad roku działania AMS zebrał dane dotyczące 17 miliardów zdarzeń promieniowania kosmicznego.

Obserwatoria i eksperymenty

Istnieje wiele inicjatyw badawczych dotyczących promieniowania kosmicznego. Należą do nich między innymi:

Ultra wysokoenergetyczne promienie kosmiczne

Obserwatoria promieniowania kosmicznego o ultrawysokiej energii :

Zobacz też

Bibliografia

Dalsza lektura

Linki zewnętrzne