Время от времени космический луч — субатомная частица от открытого космоса — ударяет атмосферу энергией 10 миллионов раз выше, чем humanmade ускоритель частиц когда-либо достигал. Физики не знают, где такой ум-bogglingly, энергичные частицы прибывают из, но они могли приближаться к ответу благодаря расширению одного из самых больших космических экспериментов луча в мире.Япония потратит $3,7 миллиона для близкого увеличения вчетверо размера Множества телескопа (TA), в настоящее время состоящего из 507 распространений детекторов частиц через 700 квадратных километров пустыни Юты. Датчики ощущают лавину частиц, или какие физики называют «обширный атмосферный ливень», вызванным, когда луч поражает атмосферу.
Физики развернут 400 более свободно расположенных датчиков для протяжения области TA приблизительно к 2 500 квадратным километрам — дважды, область Нью-Йорка — говорит Иосики Тсунесаду, физика и члена команды TA в Технологическом институте Токио. От размера и направления атмосферного ливня, физики могут вывести энергию и направление оригинального луча.
Исследователи надеются закончить расширение в 2017. Япония оплатила две трети стоимости текущего множества в размере $25 миллионов.Расширение, известное просто как TAx4 или «времена TA четыре», могло помочь исследователям придавить происхождение самых высоких энергетических лучей, в которых единственная субатомная частица может нести столько же энергии сколько мяч для гольфа, погружающийся к зеленому.
Физики должны все же найти источники лучей. Однако в прошлом июле исследователи TA сообщили об избытке лучей с энергией выше 60 exa-электрон-вольт (EeV), прибывающий из общего направления Главной Медведицы совокупности, который включает Колесо обозрения. «У нас есть приблизительно 20 событий в группе с шириной приблизительно 20 градусов», говорит Хироюки Сэгоа, физик в университете Токио и co-представителе бригады TA.
Если лучи прибывают одинаково отовсюду, то такой круг должен содержать приблизительно пять лучей, говорит Сэгоа. «Если мы получаем больше данных, мы можем наблюдать структуру в горячей точке», говорит он.Расширение также сделает TA почти столь же большим как его конкурент, Обсерватория Пьера Оже в Аргентине, имеющей 1 600 детекторов частиц различного дизайна, распространенного по 3 000 квадратных километров. В 2007 сотрудничество Оже сообщило, что самая высокая энергия космические лучи, кажется, прибывает из пламенных сердец определенных галактик. Однако та корреляция не поддержала, поскольку Оже продолжал собирать больше данных.
Оже начал данные о взятии в 2005 и TA в 2008, и за эти годы бригады не согласились на нескольких ключевых результатах. Например, физики TA утверждают, что — поскольку большинство физиков ожидало — самые высокие энергетические лучи являются протонами, тогда как физики Оже утверждают, что они могут включать более тяжелые атомные ядра.Несколько лет назад, физики Оже привели доводы в пользу строительства двойной версии их множества в северном полушарии. Теперь, с его расширением, TA будет эффективно играть ту роль. «С двумя обсерваториями [равного размера] мы видим целое небо», говорит Сэгоа. «Это очень важно», говорит он, поскольку полушария могут выглядеть по-другому в космических лучах.
Как Сверло, TA также показывает батареи специализированных телескопов, которые ясными, безлунными ночами могут обнаружить слабый свет или флуоресценцию, произведенную обширным атмосферным ливнем. Такие наблюдения телескопа обеспечивают лучшую меру энергии душа и являются ключевыми для калибровки множества поверхностных датчиков: Путем сравнения считывания телескопов флуоресценции и поверхностных датчиков на тех же событиях, физики могут выяснить, как лучше оценить энергию душа от одного только поверхностного датчика.
TA в настоящее время имеет три батареи телескопов, и исследователи надеются, что американский Национальный научный фонд (NSF) заплатит за еще два, говорит Дуглас Бергман, физик в университете Юты в Солт-Лейк-Сити.Бригада TA надеется, что NSF потратит приблизительно $1 миллион в основном для строительства новых батарей, говорит Бергман.
У исследователей уже есть сами телескопы из предыдущего эксперимента, говорит он. Физики обратились к NSF прошлой осенью и сделают так снова этой осенью, говорит Бергман. «Я думаю, что перспективы были бы лучше в смысле того, чтобы там быть этими захватывающими новостями из Японии», говорит Бергман.Даже некоторые физики TA предостерегают, что с большим количеством данных горячая точка может не поддержать. «Я лично все еще вызываю сомнение, реально ли это», говорит Тсунесада.
В прошлом много дразнящих космических результатов луча не удались, отмечает он. Фактически, Тсунесада говорит, если расширенный TA и Оже не обнаруживают источники самых высоких энергетических лучей, поиск мог закончиться. «Это могло быть последним шансом для нас исследователи атмосферного ливня», говорит Тсунесада. Другие более оптимистичны.
Например, Сэгоа отмечает, может быть возможно изучить атмосферные ливни по значительно более крупной области с помощью космических телескопов флуоресценции.