"The Pierre Auger Observatory"

Řešení záhady kosmického záření extrémních energií je primárním cílem mezinárodní observatoře Pierra Augera. Observatoř bude měřit parametry spršek kosmického záření vznikajících po srážkách s molekulami v horních vrstvách atmosféry. Analýzou těchto parametrů bude možné určit energii, směr dopadu a typ původní částice primárního kosmického záření s nejvyššími energiemi.

Augerova observatoř bude tvořena dvěma základnami: Na severní polokouli bude observatoř zbudována v Utahu v USA, na polokouli jižní pak v oblasti Malargüe v provincii Mendoza v Argentině. Díky rotaci Země bude z těchto dvou základen pozorovatelná úplně celá obloha. Jako první je v letech 2001 - 2004 budována jižní základna v Argentině.

Obě základny budou tvořeny sítí 1600 detektorů, přičemž jednotlivé detektory budou od sebe vzdáleny 1,5 km a celkově tak pokryjí plochu 3000 km2. Síť pozemních detektorů bude doplněna ještě o soustavu vysoce citlivých teleskopů, které budou za jasných bezměsíčných nocí sledovat slabé modré světlo, které vzniká jako vedlejší produkt při tvorbě částic spršky sekundárního kosmického záření. Experimentální síť 40 pozemních detektorů a jednoho fluorescenčního teleskopu již začala v Argentině fungovat v polovině roku 2001.

Projektu se účastní přibližně 250 vědců z více než 30 institucí z 19 zemí světa.

Kosmické záření je tvořeno částicemi, které přicházejí z vesmíru a neustále bombardují Zemi ze všech směrů. Většinu z nich tvoří protony, pak též atomová jádra a elektrony. Některé z nich mají vyšší energie než jakákoli jiná částice pozorovaná v přírodě. Částice kosmického záření s extrémně vysokými energiemi se pohybují rychlostí velmi blízkou rychlosti světla a dosahují energií mnohamiliónkrát vyšší než částice urychlené v největších pozemských laboratořích.

Místa vzniku kosmického záření s nejvyššími energiemi jsou zatím neznámá. Většina kosmického záření s nižšími energiemi, dopadajícího na Zemi, vzniká kdesi v naší Galaxii (Mléčné dráze). Mnoho takových částic se uvolňuje při výbuších supernov, tj. během katastrofického zániku hmotných hvězd. O kosmickém záření s extrémně vysokými energiemi však můžeme říci snad jen to, že vzniká mimo naší Galaxii.

Zatím neznáme s jistotou ani jediný proces, který by byl schopen produkovat částice s pozorovanými olbřímími energiemi, dokonce ani ty nejdramatičtější výbuchy hvězd pro vysvětlení nestačí. Porozumění vzniku kosmického záření s extrémně vysokými energiemi by ale bylo velmi cenné - pronikáme totiž do oblastí, které jsou na Zemi zcela nedosažitelné - nejenergetičtější částice kosmického záření mají až stomiliónkrát vyšší energie než jsou energie dosahované pozemskými urychlovači částic, což může podstatně napomoci při odkrývání tajemství raného vývoje a snad i vzniku vesmíru.

Kosmické záření může být z povrchu Země pozorováno nepřímo prostřednictvím spršek či kaskád částic produkovaných v atmosféře. Sprška vzniká poté, co se částice s velmi vysokou energií srazí s molekulou atmosféry.

Úlomky této primární srážky se mohou znovu srazit s dalšími molekulami atmosféry, čímž dochází k vzniku dalších a dalších částic - k jakési řetězové reakci. Toto drobení pokračuje dokud není energie primární částice rozdělena mezi miliardy částic dopadajících na zemský povrch. Studiem těchto atmosférických spršek lze určit parametry původní primární částice (konkrétně její energii, směr dopadu na atmosféru a typ částice).

Cíl měření: Určit typ, energii a směr příchodu částic primárního kosmického záření s ene-rgiemi vyššími než 10¹⁹ elektronvoltů (eV).

Druh observatoře: Tzv. hybridní observatoř, sestávající se z pozemní sítě vodních Čerenkovových detektorů a soustavy atmosférických fluorescenčních teleskopů.

Statistika: 30 detekovaných spršek za rok, vyvolaných primárními částicemi s energiemi vyššími než 10²⁰ eV.

Umístění observatoře: Malargüe, provincie Mendoza, Argentina, jižní polokoule a Millard County, Utah, USA, na polokouli severní.

Pozemní detektory:

Pokrytá plocha: 3000 km² na každé polokouli.

Počet detektorů: 1600 na každé polokouli.

Typ detektoru: Detektor Čerenkovova záření, každý obsahuje 12 000 litrů čištěné vody a 3 fotonásobiče.

Rozteče mezi detektory: 1,5 km.

Fluorescenční teleskopy:

Počet: 30 teleskopů na každé polokouli.

Dosah: 20 km pro spršky s energií 10²⁰ eV.

Rozměry teleskopu: 3,6 m x 3,6 m se zorným polem 30x30 stupňů, každý teleskop je vybaven 440 fotonásobiči.

M.P., 13.12.2001