Penyelidikan berasaskan belon mengenai zarah kosmik yang bermula lebih dari satu abad yang lalu akan mendapat dorongan besar tahun depan - hingga ke orbit Bumi rendah, ketika Energetik dan Jisim Sinar Kosmik (CREAM) NASA akan dihantar ke Stesen Angkasa sehingga menjadi (adakah anda bersedia untuk ini?) ISS-KRIM, direka khas untuk mengesan sinar kosmik bertenaga tinggi dan membantu saintis menentukan sumber misteri mereka.
"Jawapannya adalah satu yang ditunggu-tunggu oleh dunia selama 100 tahun," kata saintis program Vernon Jones.
Baca lebih lanjut mengenai eksperimen "keren" ini di bawah:
Cosmic Ray Energetics and Mass (CREAM) akan menjadi instrumen sinar kosmik pertama yang dirancang untuk mengesan pada julat tenaga yang lebih tinggi, dan dalam jangka masa yang panjang di ruang angkasa. Para saintis berharap dapat mengetahui sama ada sinar kosmik dipercepat oleh satu sebab, yang dipercayai sebagai supernova. Penyelidikan baru ini juga dapat menentukan mengapa terdapat lebih sedikit sinar kosmik yang dikesan pada tenaga yang sangat tinggi daripada teori yang ada.
"Sinar kosmik adalah zarah bertenaga dari angkasa lepas," kata Eun-Suk Seo, penyelidik utama untuk kajian CREAM. "Mereka memberikan sampel langsung bahan dari luar tata surya. Pengukuran telah menunjukkan bahawa zarah-zarah ini boleh mempunyai tenaga setinggi 100,000 trilion elektron volt. Ini adalah tenaga yang sangat besar, jauh melampaui tenaga yang boleh dihasilkan dengan pemecut buatan manusia, bahkan Large Hadron Collider di CERN. "
Para penyelidik juga berencana untuk mengkaji penurunan dalam pengesanan sinar kosmik, yang disebut "lutut" spektral yang terjadi pada sekitar seribu trilion elektron-volt (eV), yang sekitar 2 miliar kali lebih kuat daripada emisi dalam imbasan pengimejan nuklear perubatan. Apa sahaja yang menyebabkan sinar kosmik, atau menyaringnya ketika mereka bergerak melalui galaksi, mengambil sedikit dari populasi dari 1.000 trilion elektron-volt ke atas. Selanjutnya, spektrum sinar kosmik meluas jauh lebih jauh daripada apa yang dipercayai dapat dihasilkan oleh supernova.
Untuk mengatasi persoalan ini, NASA merancang untuk meletakkan CREAM di atas stesen angkasa, menjadi ISS-CREAM. Instrumen itu telah terbang enam kali selama 161 hari pada belon jangka panjang yang mengelilingi Kutub Selatan, di mana garis medan magnet Bumi pada dasarnya menegak.
Idea zarah bertenaga yang berasal dari angkasa tidak diketahui pada tahun 1911 ketika Victor Hess, pemenang Nobel 1936 dalam bidang fizik yang dikreditkan untuk penemuan sinar kosmik, muncul ke udara untuk mengatasi misteri mengapa bahan menjadi lebih elektrik dengan ketinggian, kesan yang disebut pengionan. Harapannya adalah bahawa pengionan akan melemah ketika seseorang semakin jauh dari Bumi. Hess mengembangkan instrumen sensitif dan membawanya setinggi 3.3 batu (5.3 kilometer) dan dia membuktikan bahawa pengionan meningkat hingga empat kali ganda dengan ketinggian, siang atau malam.
Pemahaman yang lebih baik mengenai sinar kosmik akan membantu para saintis menyelesaikan pekerjaan yang dimulakan ketika Hess tanpa disangka mengubah persoalan duniawi menjadi teka-teki yang luar biasa. Menjawab teka-teki itu akan membantu kita memahami aspek asas tersembunyi mengenai bagaimana galaksi kita, dan mungkin alam semesta, dibina dan berfungsi.
Fenomena itu segera mendapat nama yang terkenal tetapi membingungkan, sinar kosmik, dari teori yang salah bahawa mereka adalah sinar-X atau sinar gamma, yang merupakan sinaran elektromagnetik, seperti cahaya. Sebaliknya, sinar kosmik adalah zarah jirim berkelajuan tinggi dan bertenaga tinggi.
Sebagai zarah, sinar kosmik tidak dapat difokuskan seperti cahaya di teleskop. Sebaliknya, para penyelidik mengesan sinar kosmik oleh cahaya dan cas elektrik yang dihasilkan ketika zarah-zarah itu membantutkan jirim. Para saintis kemudian menggunakan kerja detektif untuk mengenal pasti zarah asal dengan pengukuran langsung cas elektrik dan penentuan tenaganya dari longsoran zarah serpihan yang membuat jejak bertindih mereka sendiri.
CREAM melakukan jejak ini menggunakan kalorimeter pengionan yang dirancang untuk membuat sinar kosmik menumpahkan tenaga mereka. Lapisan karbon, tungsten dan bahan lain terdapat "bahagian silang" nuklear yang terkenal di dalam timbunan. Pengesan elektrik dan optik mengukur keamatan kejadian sebagai zarah kosmik, dari hidrogen hingga besi, terhempas melalui instrumen.
Walaupun penerbangan belon CREAM mencapai ketinggian tinggi, suasana yang cukup tetap berada di atas untuk mengganggu pengukuran. Rancangan untuk memasang instrumen ke bahagian luar stesen angkasa akan meletakkannya di atas kesan atmosfera yang tidak jelas, pada ketinggian 250 batu (400 kilometer).
"Pada apa sekarang kita dapat meletakkan harapan kita untuk menyelesaikan banyak teka-teki yang masih ada mengenai asal usul dan komposisi sinar kosmik?"
- Victor F. Hess, Kuliah Nobel, Disember 1936
Sumber: NASA
