Bygningen er begyndt på et kosmisk stråleobservatorium i Utah-ørkenen, der skulle være 10 gange mere følsomt end tidligere instrumenter. "Teleskoparray" består af 564 bordformede detektorer, der måler brusere af subatomære partikler, der falder til Jorden, når kosmiske stråler interagerer med vores atmosfære. Det vil hjælpe forskere med at afdække kilden til kosmiske stråler med ultrahøj energi.
Byggeriet accelererer på et kosmisk stråleobservatorium på $ 17 millioner vest for Delta, Utah, takket være to amerikanske agenturer: Bureau of Land Management udstedte en tilladelse, og National Science Foundation godkendte et tilskud på $ 2,4 millioner.
Kendt som Telescope Array vil observatoriet være 10 gange mere følsomt end tidligere eksperimenter, og vi håber, det vil give os mulighed for endelig at løse mysteriet om oprindelsen af disse ultrahøjenergipartikler [kosmiske stråler], der bombarderer Jorden, ”Siger Pierre Sokolsky, professor og formand for fysik ved University of Utah.
”Vi vil have den mest kraftfulde kosmiske stråledetektor i den nordlige halvkugle,” siger Charlie Jui (udtalt Ray), en professor i fysik fra University of Utah.
Sokolsky siger, at det nye observatorium skal begynde testkørsler i slutningen af foråret 2007, starte fuld drift i slutningen af sommeren 2007 og derefter forske i op til 10 år.
Indtil videre er Telescope Array blevet finansieret med 14,4 millioner dollars fra Japans regering. Det treårige tilskud på $ 2,4 millioner fra National Science Foundation giver fysikere fra University of Utah mulighed for at flytte udstyr til det nye anlæg fra deres aldrende højopløsnings Fly's Eye-kosmiske stråleobservatorium på den amerikanske hærs Dugway Proving Ground.
Strukturer og veje vil kun besætte 50 hektar af det 400 kvadratkilometer store forsøgssted.
På tre lokationer på Utah-skolens tillidsland vil bygninger huse "fluorescensdetektorer", som er sæt spejle og optagelsesinstrumenter, der kigger ud på nattehimlen for svage ultraviolette blitz, der opstår, når indkommende kosmiske stråler rammer nitrogenatomer, den mest rigelige gas i Jordens atmosfære. Hver af de tre steder vil være omkring 25 miles fra de andre. En "central laserfacilitet" -bygning, der er placeret mellem de tre fluorescensdetektorsteder, vil sende laserstråler skyward, når spejle og optagere skal kalibreres.
Den anden vigtigste komponent i observatoriet er et "jordarray" med 564 bordformede scintillationsdetektorer, hver omkring 3 meter høj og 6 til 10 meter bred. Enhederne vil måle ”luftbade”, som er kaskader af subatomære partikler, der falder til Jorden, når kosmiske stråler smælter ned i nitrogen i atmosfæren.
Scintillationsdetektorerne vil blive spredt i et gitter over et 18 km-22 km langt vest for Delta. Bureau of Land Management "ret til vej vej / tilladelse til midlertidig brug" vil give forskere mulighed for at bygge det centrale laseranlæg og installere 460 af scintillationsdetektorerne på BLM-land, der dækker 80 procent af observationsstedet. Tilladelse til at installere de andre 104 scintillationsdetektorer blev allerede opnået fra staten Utah og private grundejere. De ejer de resterende 20 procent af det viltvoksende sted.
Videnskabsmænd samarbejder i stedet for at 'duking it out'
Det nye kosmiske stråleobservatorium vil forsøge at besvare et af de mest forvirrende mysterier i fysik: Hvad er kilden til kosmiske stråler med ultrahøj energi, som er subatomære partikler, der kommer skrigende ind i Jordens atmosfære med en utrolig energi?
Kosmiske stråler er atomkerner - atomer strippet for deres elektroner - af kemiske elementer, hovedsageligt brint og helium. Atmosfæren forhindrer dem i at ramme Jorden, og selvom de kunne, ville de glide gennem en person ubemærket. Men hvis en enkelt kosmisk stråle med ultrahøj energi kunne ramme dit hoved, ville det føles som en hurtig baseball.
Nogle kosmiske stråler kommer fra stjerner, der eksploderer som supernovas. Men kosmiske stråler med ultrahøj energi er mere kraftfulde og kommer tilsyneladende fra universets fjerne rækkevidde. Sokolsky har mistanke om, at de stammer fra ”aktive galaktiske kerner”, som er supermassive sorte huller, der blev dannet, når ca. 1 milliard kollapsede stjerner samledes i galaksernes centre. Andre mulige kilder inkluderer chokbølger fra sammenstødende galakser, støjende radiobølgeavgivende galakser, eksotiske kilder som teoretiserede kosmiske strenge og forfald af massive partikler, der er tilbage fra "big bang", som forskerne siger, skabte universet for omkring 13 milliarder år siden.
Teleskop-arrayet vil flette to teknologier, der har talt markant forskellige antal kosmiske stråler med ultrahøj energi, der når Jorden. Japans AGASA kosmiske stråleobservatorium har opdaget 10 gange flere af dem end High-Resolution Fly's Eye. Sokolsky siger, at det store antal målt af AGASA indebærer, at kilden er relativt nærliggende i universet, men der er ingen kendte astronomiske objekter, der kunne være kilden.
Så teleskoparrayet vil omfatte fluorescensdetektorer som dem, der bruges i High-Resolution Fly's Eye og scintillationsdetektorer som dem, der blev brugt på AGASA.
”Dette eksperiment er unikt i den forstand, at det er foreningen mellem to oprindeligt konkurrerende videnskabsgrupper: en japansk gruppe og en amerikansk gruppe, der kørte to separate eksperimenter i et årti og kom med gensidigt uforenelige resultater,” siger Sokolsky. ”Det er bestemt usædvanligt i historien med videnskabelige bestræbelser som dette, i stedet for at udvinde det for evigt, de besluttede at gå sammen og bygge et eksperiment sammen for at løse forskellene.”
High-Resolution Fly's Eye og AGASA har nået slutningen af deres brugsliv - krævede kraftigere instrumenter - og betjening af High-Resolution Fly's Eye blev vanskeligt i kølvandet på 11. september 2001, terrorangreb på New York og Washington. Dugway forsker i forsvar mod kemiske og biologiske våben, og strammere restriktioner forhindrede universitetets udenlandske kandidatstuderende i at besøge stedet.
BLM: Undersøg vilde dyr, brug kopimaskine til at installere noget udstyr
Ved udstedelse af tilladelsen krævede BLM, at University of Utah skulle foretage undersøgelser for og beskytte kulturelle ressourcer, truede og truede planter og dyreliv som kitrever, gravende ugler og rovfugle, siger Sokolsky.
Observatoriets bygherrer vil bruge helikoptere - ikke terrænkøretøjer - til at installere scintillationsdetektorerne, og ”vi er enige om at vedligeholde dem enten til fods eller med hest” på steder uden vejadgang, siger Sokolsky. Helikoptere vil blive brugt, hvis der udvikler sig et stort problem med en detektor, men det forventes at være usædvanligt. Videnskabsmænd er også forpligtet til at tage digitale fotos, når de besøger et detektorsted og overvåger ændringer over tid.
Her er status for forskellige komponenter i teleskoparrayet:
* Bygningen af observatoriet begyndte i august 2004 på den første af tre fluorescensdetektorsteder, der ligger øverst på Black Rock Mesa omkring 13 mil syd-sydvest for Delta. Bygningen er færdig, og mange af spejle er installeret. Black Rock-fluorescensdetektoren vil være færdig i slutningen af denne sommer.
* Bygningen af den anden fluorescensdetektor begyndte i december 2005 ved Long Ridge, 30 mil sydvest for Delta. Bygningen vil være færdig i slutningen af sommeren, og spejlerne installeres før vinteren.
* I modsætning til Black Rock Mesa og Long Ridge-detektorerne, der bygges med japanske midler, vil den tredje fluorescensdetektor blive bygget af University of Utah ved hjælp af National Science Foundation-bevillingen. Navngivet Middle Trum, det ligger 25 km nordvest for Delta. Sokolsky siger, at forberedelse af stedet skulle starte i august med en eller flere bygninger, der skal indeholde spejle komplet inden december. Spejle og andet udstyr skal fjernes fra High-Resolution Fly's Eye i Dugway, rengøres og ændres på et Salt Lake City-lager og derefter transporteres til Middle Drum-stedet inden næste sommer.
* Den centrale laserfacilitet - placeret på afstand fra de tre fluorescensdetektorer - vil blive bygget fra august og bør være færdig inden for en måned eller deromkring.
* Installation af scintillationsdetektorer på BLM-land forventes at begynde i slutningen af juli eller begyndelsen af august, når agenturet får resultater af de krævede vildeundersøgelser, siger Sokolsky. De første 200 scintillationsdetektorer er allerede blevet bygget, og opbevares i et felt i Delta, der ligner "et gigantisk felt fuldt af sygehuse," tilføjer han. De vil blive transporteret til iscenesættelsesområder og derefter løftet på plads med en helikopter. Sokolsky siger, at de resterende 364 scintillationsdetektorer vil blive installeret inden december.
* Universitetet har åbnet Millard County Cosmic Ray Center i Delta og bruger $ 150.000 i statslige og private fonde til at købe og udstyre en bygning. Scintillationstællerne samles der og opbevares i et tilstødende, lejet felt, men centret vil primært huse udstillinger for at uddanne offentligheden om kosmisk stråleundersøgelse.
