Dupa 12 ani de studii, experimentul Auger, situat in Argentina, demonstreaza cum ca razele cosmice cu energii extrem de mari provin din exteriorul galaxiei noastre, si iau nastere in procese ce la ora actuala nu sunt cunoscute.

 

In fiecare secunda Terra este bombardata de raze cosmice care provin din univers. Razele cosmice provin din procesele fizice ce au loc in Soare, in alte stele sau in  locuri indepartate in procese misterioase pe care inca nu le cunoastem pe deplin. Mare parte din razele cosmice sunt alcatuite din protoni, electroni sau alte nuclee, precum cele de heliu. Exista inclusiv experimente situate pe sateliti in spatiu care cauta chiar si antimaterie in razele cosmice. Au fost astfel descoperiti pozitroni (antiparticula electronului) originea carora este inca studiata, deoarece se banuia ca ar putea avea legatura cu materia intunecata.

De la primele masuratori ale razelor cosmice acum mai bine de 100 de ani, pana la descoperirea anti-electronului (pozitronului) intr-un experiment efectuat cu ajutorul razelor cosmice, a trecut mult timp. Totusi, originea razelor cosmice, in special a celora care au energii extrem de mari, este inca necunoscuta. Particule cu energii de mii de miliarde de miliarde de miliarde (da, ati citit bine!) de electronVolt (eV – 1 eV este energia cinetica capatata de un electron accelerat la o diferenta de potential de 1 V) au fost deja masurate, chiar daca nu sunt multe particulele de acest gen– nu se stia insa, pana recent, de unde provin, chiar daca se banuia ca acestea ajung la noi din exteriorul galaxiei noastre. In 1991 a fost astfel masurata o particula pe care cercetatorii au numit-o “Oh-my-God”, ceea ce demonstreaza ca aceasta particula i-a uimit pe cercetatori, avand o energie mult mai mare decat orice particula pe care a o acceleram in acceleratoarele noastre de pe Terra. De exemplu protonii de la marele accelerator de la Geneva, LHC, par niste melci fata de razele cosmice cu energii extreme. Universul este deci cel mai puternic accelerator de particule.

Pentru a studia aceste raze cosmice cu energii extreme a fost construit un experiment in Argentina, care se numeste Observatorul Pierre Auger, ce contine 1600 de detectoare de particule distribuite intr-o retea hexagonala pe o suprafata de 3000 kilometri patrati. Pe langa aceste detectoare au fost instalate si telescoape capabile sa vada fluorescenta in timpul noptii generata de trecerea prin atmostera a particulelor de energii extreme. Cele 1600 de detectoare masoara particulele secundare rezultate din interactiunile in atmosfera cu nucleele atomilor ale razelor cosmice primare. Daca energia acestora este foarte mare pot rezulta multe particule secundare, cascada la care dau nastere extinzandu-se pe suprafete foarte mari la nivelul solului. Din colaborarea Auger fac parte 18 institute de cercetare, reprezentate de 400 de cercetatori care lucreaza impreuna atat la instalarea si mentinerea detectoarelor si a telescoapelor cat si la analiza datelor.

Studiul razelor cosmice de energii extreme este insa foarte dificil, deoarece acestea sunt foarte rare: cam o particula pe kilometru patrat pe secol!

Iata insa ca cercetatorii colaborarii Auger, dupa 12 ani de masuratori, au reusit sa rezolve parte din enigma acestor raze cosmice si au publicat descoperirile pe care le-au facut intr-un studiu  detaliat intr-un articol in prestigioasa revista Science.

Astfel cercetatorii de la Auger au reusit sa determine, tinand cont de timpul de sosire la divesele detectoare de particule ale semnalelor si folosind tehnici asemanatoare cu GPSul, directia din care sosesc razele cosmice cu energii foarte mari. S-a constatat ca aceste raze cosmice provin dintr-o directie privilegiata, din afara galaxiei noastre. S-a reusit localizarea regiunii din care provin, insa sursa si procesele ce stau la baza generarii acestora ramane un mister.

Studiul razelor cosmice ne va ajuta sa inteleem mai bine Universul, istoria si evolutia acestuia, dar si gaurile negre, care ar putea accelera particule la energii foarte mari, precum cele masurate de catre colaborarea Auger.

 

 

Articol scris de Cătălina Oana Curceanu, prim cercetător în domeniul fizicii particulelor elementare şi al fizicii nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Roma, Italia) şi colaborator al Scientia.ro