Činnost oddělení se zaměřuje na experimentální astročásticovou fyziku a zahrnuje především detekci ultra-energetického kosmické záření, vysokoenergetických fotonů přilétajících z vesmíru a studium temné energie a hmoty. Významnou část činností tvoří také vývoj a provoz zařízení pro atmosferickou kalibraci moderních astročásticových observatoří. Atraktivní astročásticové projekty lákají do oddělení mladé pracovníky a studenty zejména z Univerzity Karlovy, Univerzity Palackého a ČVUT v Praze. Pracoviště úzce spolupracuje se Společnou laboratoří optiky Univerzity Palackého a Fyzikálním ústavem AV ČR v Olomouci.

CTA-laboratory
Sprška kosmického záření dopadající na Observatoř Pierra Augera v Argetině. V popředí jedna z 1600 stanic povrchového detektoru, v pozadí budova fluorescenčního detektoru.

Členové oddělení pomohli navrhnout, vybudovat a nyní  spolu se zahraničními kolegy provozují mezinárodní Observatoř Pierra Augera v Argentině (https://www.auger.org/). Podílí se také na výstavbě Cherenkov Telescope Array (CTA) na Kanárských ostrovech a v Chile (https://www.cta-observatory.org/), na přípravě provozu Vera C. Rubin Observatory rovněž v Chile (https://rubinobservatory.org/) a na mezinárodní iniciativě pro výstavbu celooblohové gama observatoře na jižní polokouli Southern Wide-field Gamma-ray Observatory (SWGO) (https://www.swgo.org/). Ve všech těchto mezinárodních projektech pracovníci oddělení převzali odpovědnost za konkrétní úkoly, kterými jsou například provoz fluorescenčních dalekohledů a vývoj testovacího zařízení pro studium chování  nové elektroniky na Observatoři Pierra Augera. Dále se jedná např. o testování fotosenzorů pro Vera C. Rubin Obsrvatory, monitoring atmosféry pro potřeby Observatoře Pierra Augera a CTA nebo studium citlivosti observatoře SWGO na fotony s PeV energií.

Oddělení zahrnuje tři pracovní skupiny, které odpovídají jeho hlavním oborům výzkumu: Kosmické záření nejvyšších energií, Vysokoenergetické gama záření z vesmíru a Atmosférická kalibrace astročásticových experimentů a kromě toho provozuje dvě laboratoře - Laboratoř astročásticové fyziky využívanou zejména pro potřeby Observatoře Pierra Augera a CTA a dále Laboratoř pro testování a vývoj optických senzorů pro astronomii používanou např. v rámci Vera C. Rubin Observatory.

Co se týče analýzy dat, vědci z oddělení se snaží především pochopit, jak vlastnosti hadronických interakcí, ke kterým dochází během vývoje spršky kosmického záření na energiích mnohonásobně převyšujících možnosti současných urychlovačů, ovlivňují její vlastnosti a jaké zdroje a procesy jsou zodpovědné za původ kosmických částic s extrémně vysokou energií a jak se tyto částice šíří vesmírem až k Zemi. Toto studium zahrnuje podrobnou analýzu obsahu spršek kosmického záření zaměřenou zejména na tzv. mionovou komponentu, studium složení primárního kosmického záření a analýzu směru příletu primárního kosmického záření.  Dalším důležitým tématem je analýza obrazu moderních Čerenkovových teleskopů včetně prototypů CTA s cílem nalézt co nejúčinnější metody separace spršek iniciovaných vysokoenergetickými fotony od spšek indukovaných energetickými protony.

 

ctasouth.jpg
Ilustrace jižní větve budoucí observatoře CTA.