DWA PRZYPADKI O REKORDOWO WYSOKICH ENERGIACH

  To tak jak gdyby wyszli łapać motyle i złapali samolot myśliwski. To nie miało się zdarzyć. Badacze promieniowania kosmicznego byli oszołomieni, kiedy ich detektor - "Oko Muchy" na pustyni w stanie Utah wykrył cząstkę przylatującą z przestrzeni kosmicznej, o energii 6 razy wyższej, niż zezwalała ich teoria. Dwa lata później, na drugim końcu świata, japoński detektor AGASA zarejestrował następny z takich "niemożliwych " przypadków. Te dwa przypadki promieni kosmicznych, bardzo dobrze zmierzone i udokumentowane, o energiach tak wysokich, że nie dających się wytłumaczyć, zapoczątkowały wysiłki w celu zbudowania nowego detektora wystarczająco dużego, aby zarejestrować i zbadać znacznie więcej podobnych wysokoenergetycznych cząstek i odkryć skąd one pochodzą.


Przypadek "OKO MUCHY"

  Cząstka najwyższej energii zarejestrowana do tej pory w promieniowaniu kosmicznym , została zaobserwowana 18 października 1991 roku przez detektor promieni kosmicznych "Oko Muchy" w stanie Utah (USA). Detektor ten jest położony na pustyni na poligonie wojskowym w Dugway, 120 km na południowy-zachód od Salt Lake City. "Oko Muchy" wykrywa promienie kosmiczne rejestrując światło, które cząstki te wywołują w atmosferze. Kiedy cząstka o skrajnie wysokiej energii wpada do atmosfery, zderza się z jądrem któregoś z atomów powietrza i zapoczątkowuje kaskadę naładowanych cząstek, które wywołują światło, przelatując przez atmosferę. Cząstki w wielkim pęku atmosferycznym wszystkie lecą z prędkością bliską prędkości światła, więc detektory w Utah widzą świecącą plamkę szybko poruszającą się po linii prostej. Mierząc ilość światła z każdego etapu rozwoju pęku, można wyznaczyć nie tylko energie cząstki pierwotnej, ale też określić, czy bardziej jest prawdopodobne, że był to proton, czy ciężkie jądro.


Detektory eksperymentu "OKO MUCHY"

Detektory eksperymentu "Oko Muchy" w położeniach roboczych






















  Badacze z Utah wyznaczyli energię niezwykłego przypadku z 1991 roku jako 3.2*1020 eV. Byli oszołomieni tym rezultatem. Uprzednio wierzyli, że cząstki o tak wysokich energiach nie mogą istnieć we Wszechświecie, ponieważ teoria przewiduje, że cząstki promieni kosmicznych powinny szybko tracić energię w zderzeniach z mikrofalowym promieniowaniem reliktowym pozostałym po Wielkim Wybuchu.

  Tak więc cząstki bardzo wysokiej energii stanowią obecnie kosmiczną zagadkę, która zainspirowała współpracę, by zbudować nowy, rozległy detektor zwany Obserwatorium Promieni Kosmicznych Pierre Auger.

Przypadek AGASA

  Akeno w Japonii, to wieś położona około 120 km na zachód od Tokio. Jest siedzibą największej na świecie sieci detektorów do pomiaru wielkich pęków atmosferycznych. Sieć ta (AGASA - Akeno Giant Air Shower Array) składa się z 111 scyntylacyjnych detektorów cząstek rozłożonych w odległości około kilometra od siebie na obszarze 100 km2. Każdy z detektorów zajmuje małą budkę o powierzchni 2.2 m2. Budowa sieci zaczęła się w roku 1987, a od ukończenia budowy w roku 1991 sieć ta rejestruje wielkie pęki atmosferyczne.
  3 grudnia 1993 sieć AGASA zarejestrowała bardzo wielki pęk. Ten bardzo specjalny przypadek został szczególnie zmierzony, ponieważ wielki pęk atmosferyczny mieścił się całkowicie wewnątrz sieci i przybył z kierunku niemal pionowego. To są najlepsze warunki, do pomiaru w tym detektorze. Pęk został wywołany przez cząstkę o energii 2*1020 eV. Jest to najwyższej energii przypadek zarejestrowany przez eksperyment AGASA i podobnie jak przypadek eksperymentu "Oko Muchy" w Utah, miał on energię znacznie powyżej oczekiwanej z jakiegokolwiek znanego źródła cząstek.

Detektor Akeno (AGASA) w Japonii. Biały budynek w pobliżu środka zdjęcia - to centralne laboratorium, gdzie znajduje się centralny komputer zbierający dane.





Rozkład cząstek w przypadku o najwyższej energii zarejestrowanym przez eksperyment AGASA. Liczby pokazują, jak wiele cząstek z wielkiego pęku zostało zarejestrowanych przez każdy z detektorów. Wielkość kółek jest proporcjonalna do gęstości cząstek. Widać, jak gęstość cząstek spada wraz z oddalaniem się od centrum wielkiego pęku.