Kredit gambar: Fermilab
Pengesan ke-100 untuk Observatorium Pierre Auger baru-baru ini selesai, menjadikan pengesan sinar kosmik terbesar di dunia. Setelah berfungsi, pengesan seharusnya dapat menangkap beberapa zarah sinar kosmik yang paling bertenaga - mereka hanya menyerang kawasan seluas 2.5 kilometer persegi sekali dalam setahun. Misteri dengan zarah-zarah bertenaga tinggi ini adalah bahawa para astronom tidak tahu apa yang boleh dibuatnya di Alam Semesta. Rancangan jangka panjang untuk balai cerap itu akhirnya mempunyai 1.600 pengesan pada tahun 2005.
Dengan penyempurnaan alat pengesan permukaannya yang ke-100, Observatorium Pierre Auger, yang sedang dibina di Argentina, minggu ini menjadi susunan pancuran udara sinar-kosmik terbesar di dunia. Diuruskan oleh saintis di Makmal Pemecut Nasional Fermi Jabatan Tenaga, projek Pierre Auger setakat ini merangkumi rangkaian pengesan seluas 70 batu persegi yang mengesan proses yang paling ganas dan mungkin paling membingungkan di seluruh alam semesta.
Sinar kosmik adalah zarah luar bumi-biasanya proton atau ion yang lebih berat-yang melanda atmosfer Bumi dan membuat lata zarah sekunder. Walaupun sinar kosmik menghampiri bumi dengan pelbagai tenaga, para saintis lama percaya bahawa tenaganya tidak dapat melebihi 1020 volt elektron, sekitar 100 juta kali tenaga proton dapat dicapai di Fermilab's Tevatron, pemecut zarah paling kuat di dunia. Tetapi eksperimen baru-baru ini di Jepun dan Utah telah mengesan beberapa sinar kosmik tenaga ultrahigh seperti itu, menimbulkan persoalan mengenai peristiwa luar biasa di alam semesta yang dapat menghasilkannya.
"Bagaimana alam menciptakan keadaan untuk mempercepat zarah kecil untuk tenaga seperti itu?" tanya Alan Watson, profesor fizik di University of Leeds, UK, dan jurucakap kerjasama Pierre Auger dari 250 saintis dari 14 negara. "Menjejaki zarah tenaga ultrahigh ini kembali ke sumbernya akan menjawab soalan itu."
Teori saintifik dapat menjelaskan sumber sinar kosmik tenaga rendah dan sederhana, tetapi asal-usul sinar kosmik tenaga tinggi jarang ini masih menjadi misteri. Untuk mengenal pasti mekanisme kosmik yang menghasilkan zarah mikroskopik pada tenaga makroskopik, kolaborasi Pierre Auger memasang array yang akhirnya akan terdiri daripada 1.600 pengesan permukaan di kawasan Pampa Amarilla Argentina yang berukuran Pulau Rhode, berhampiran bandar Malarg? E, kira-kira 600 batu di barat Buenos Aires. 100 pengesan pertama sudah meninjau langit selatan.
"Sinar kosmik tenaga tertinggi ini adalah utusan dari alam semesta yang melampau," kata pemenang Hadiah Nobel Jim Cronin, dari University of Chicago, yang membuat percobaan Auger bersama dengan Watson. "Mereka mewakili peluang besar untuk penemuan."
Sinaran kosmik dengan tenaga tertinggi sangat jarang berlaku, memukul atmosfer Bumi sekitar sekali setahun per batu persegi. Setelah siap pada tahun 2005, balai cerap Pierre Auger akan meliputi sekitar 1.200 mil persegi (3.000 kilometer persegi), yang memungkinkan para saintis menangkap banyak kejadian ini.
"Eksperimen kami akan bermula di mana percubaan AGASA berhenti," kata pengurus projek Paul Mantsch, Fermilab, merujuk kepada eksperimen Akeno Giant Air Shower Array (AGASA) di Jepun. “Pada tenaga tertinggi, hasil yang mengejutkan dari dua eksperimen sinar kosmik terbesar tampaknya bertentangan. AGASA melihat lebih banyak peristiwa daripada percubaan HiRes di Utah, tetapi statistik kedua-dua eksperimen itu terhad. "
Projek Pierre Auger, dinamai sempena ahli fizik Perancis perintis yang pertama kali memerhatikan pancuran udara yang memanjang pada tahun 1938, menggabungkan kaedah pengesanan yang digunakan dalam eksperimen Jepun dan Utah. Pengesan permukaan berjarak satu batu. Setiap unit permukaan terdiri dari tangki silinder setinggi 4 kaki yang diisi dengan 3.000 gelen air murni, panel solar, dan antena untuk penghantaran data tanpa wayar. Sensor mendaftarkan longsoran zarah yang tidak dapat dilihat, dipicu pada ketinggian enam hingga dua belas batu hanya mikrodetik sebelumnya, ketika mereka mencapai tanah. Pancuran zarah menyerang beberapa tangki hampir serentak.
Sebagai tambahan kepada kereta kebal, balai cerap baru akan menampilkan 24 teleskop pendarfluor jenis HiRes yang dapat mengambil cahaya ultraviolet samar yang dipancarkan oleh pancuran udara di udara. Teleskop pendarfluor, yang hanya dapat dioperasikan pada malam yang gelap dan tanpa bulan, cukup sensitif untuk mengambil cahaya yang dipancarkan oleh lampu 4-watt yang bergerak sejauh enam batu dengan hampir kecepatan cahaya.
"Ini adalah perkara yang sangat indah kerana kami mempunyai sistem hibrid," kata Watson. "Kami dapat melihat pancuran udara dalam dua mod. Kami dapat mengukur tenaga mereka dengan dua cara yang bebas. "
Kerjasama Pierre Auger sedang dalam proses menyiapkan proposal untuk tapak kedua dari balai cerapnya, yang akan berlokasi di Amerika Syarikat. Menampilkan reka bentuk yang sama dengan laman Argentina, susunan pengesan kedua akan mengimbas langit utara untuk mencari sumber sinar kosmik yang paling kuat.
Pembiayaan untuk $ 55 juta Pierre Auger Observatory di Argentina berasal dari 14 negara anggota. A.S. menyumbang 20 peratus daripada jumlah kos, dengan sokongan yang diberikan oleh Pejabat Sains Jabatan Tenaga dan oleh Yayasan Sains Nasional. Senarai semua institusi yang terlibat boleh didapati di http://auger.cnrs.fr/collaboration.html
Fermilab adalah makmal kebangsaan yang dibiayai oleh Pejabat Sains Jabatan Tenaga A.S., yang dikendalikan oleh Persatuan Penyelidikan Universiti, Inc.
Sumber Asal: Siaran Berita Fermilab
