Moje práce se týká kosmického záření – tedy energetických částic vesmírného původu – a to jak z teoretického, tak experimentálního hlediska. V teoretické rovině se věnuji simulacím interakcí primárních částic o nejvyšších pozorovaných energiích v zemské atmosféře během tzv. atmosférických spršek, které jsou jediným jevem, skrze který takto energetické částice můžeme pozorovat. Porovnání současných simulaci s daty s velkých světových observatoří, především z Observatoře Pierra Augera v Argentině, tedy největšího experimentu v oboru - na něm se v naší skupině aktivně účastníme - ukazuje, že tyto simulace nejsou přesné. Jelikož energie jaderných interakcí jsou zde o několik řádů větších, než jakých dosahují člověkem vyrobené urychlovače, zahrnuje taková simulace vždy nějakou míru extrapolace – obzvlášť proto, že není známá fundamentální teorie, která by umožnila předpovědět výsledky srážek z prvních principů. S pomocí výpočetních prostředků FZÚ i dalších zdrojů se snažíme zjistit, jak velký prostor nám data z těchto urychlovačů nechávají pro změnu parametrů simulací a zda se takto lze přiblížit k pozorovanému chování částic kosmického záření v rámci současných fyzikálních modelů, nebo zda je třeba postulovat existenci doposud neznámých jevů.
Aby ale nějaká data k interpretaci vůbec existovala, je třeba se věnovat také experimentální stránce problému. Pražská skupina má dlouhou tradici v oblasti monitorování stavu atmosféry, což je klíčová aktivita pro celou fyziku kosmického záření vysokých energií. Takové částice totiž pro jejich nízký tok obvykle detekujeme nepřímými metodami, kdy jejich projevy – atmosférické spršky – pozorujeme z dálky, často optickými přístroji, a přenos světla od spršky k detektoru je ovlivněn průzračností atmosféry v daném místě. Jednou z metod, jak absorpci světla ve vzduchu měřit je využití hvězd jako referenčních zdrojů – na rozdíl od metod založených na použití laseru je zde výhoda pasivního charakteru měření, které neprodukuje rušivé světlo. Za účelem takového měření již mnoho let provozujeme v rámci Observatoře Pierra Augera robotický dalekohled FRAM, o jehož provoz, průběžnou modernizaci a zpracování dat se starám.
Primárním úkolem FRAMu je v případě, že fluorescenční dalekohledy Observatoře pozorují spršku kosmického záření neobvyklých vlastností, vyloučit, že takové pozorování není ve skutečnosti jen projevem přítomnosti oblačnosti, třeba i jen ve formě okem jinak takřka neviditelných tenkých vrstev. Kromě toho je ale FRAM také, jak se mi podařilo v minulých letech prokázat, schopen velmi přesného měření celkového množství aerosolů ve vzduchu. To lze na Augeru efektivně měřit i jinými metodami, ale naše metoda za použití světla hvězd rychle našla uplatnění na připravovaném experimentu Cherenkov Telescope Array (CTA). CTA bude observatoří zaměřenou na pozorování atmosférických spršek především od primárních fotonů, nikoliv částic kosmického záření, ale princip pozorování vzácných spršek ze značné vzdálenosti je podobný. Na rozdíl od Augeru zde ale kvůli zcela jiné geometrii systému nelze snadno použít laserové metody měření aerosolů bez celkového přerušení pozorování – a to je situace, kdy je hvězdná fotometrie vynikající alternativou. S kolegy z oddělení astročásticové fyziky jsme vyvinuli tři prototypy FRAMů pro CTA, které jsou již nainstalovány na budoucích lokalitách Observatoře a nabírají data určená jak k jejich testování, tak k charakterizaci podmínek na těchto lokalitách,což zrychlí zpracování dat v budoucnu, až kolem budou stát Cherenkovské dalekohledy CTA.
