Bildtext: Baikal-sjön. Kredit: SeaWiFS-projekt NASA / Goddard Space Flight Center och ORBIMAGE
Byggandet har just påbörjats vid Tunka-dalen nära sjön Baikal, Sibirien, Ryssland på ett observatorium som, när det är klart, kommer att bestå av en mängd upp till 1 000 detektorer som täcker 100 kvadratkilometer. Dess storlek kommer att göra det möjligt för forskare att undersöka kosmiska strålar - rymdsstrålningen som släpps ut från gammastrålar och tyngre kärnor - som accelereras till högre energier än de som uppnåtts i Large Hadron Collider. Med det nya observatoriet, som kallas HiSCORE (Hundred Square-km Cosmic ORigin Explorer), hoppas forskare att lösa mysteriet om ursprunget till kosmiska strålar, och kanske även undersöka mörk materia också
Det var för hundra år sedan som den österrikiska-amerikanska fysikern Victor Hess först upptäckte att strålning penetrerade jordens atmosfär från yttre rymden. Problemet har varit att spåra deras ursprung, eftersom kosmiska strålar består av laddade partiklar och därför avböjs i interstellära och intergalaktiska magnetfält. Användningen av enkla, billiga detektorstationer, placerade flera hundra meter från varandra, gör det möjligt att instrumentera ett enormt område, vilket gör det möjligt för forskare att undersöka kosmiska strålar inom ett energiområde från 100 TeV upp till minst 1 EeV.
Cherenkov-detektor framför stjärnhimlen. Bild: Tunka Collaboration
Kosmiska strålar kan inte tränga igenom vår atmosfär men varje detektor kan observera den strålning som skapas när kosmiska strålar träffar jordens övre atmosfär, vilket orsakar en dusch av sekundära partiklar som rör sig snabbare än ljusets hastighet och producerar Cherenkov-strålning under processen. Detta ljus är svagt, men kan detekteras på jordens yta med känsliga instrument som HiSCOREs fotomultiplikatorrör.
Cherenkov-strålning kan användas för att bestämma källan och intensiteten för kosmiska strålar samt för att undersöka egenskaperna hos högenergiska astronomiska föremål som avger gammastrålar som supernovarester och blazarer. Det breda synfältet gör det också möjligt för HiSCORE att övervaka utsträckta gammastråleutsändande strukturer såsom molekylära gasmoln, täta regioner eller storskaliga strukturer såsom stjärnbildande regioner eller det galaktiska planet.
HiSCORE kan också användas för att testa teorier om Dark Matter. En stark absorptionsfunktion förväntas cirka 100 TeV. Undersökning kan ge information om absorption av gammastrålar i de interstellära fotonfälten och CMB. Om absorptionen är mindre än väntat kan detta indikera närvaron av dolda fotoner eller axioner. Dessutom kan sönderfallet av tunga supersymmetriska partiklar detekteras av HiSCORE. Uppgifterna kommer att förbättras när anläggningen växer med åren. År 2013-14 kommer området att vara cirka en kvadratkilometer och över 10 kvadratkilometer år 2016.
HiSCORE är ett gemensamt projekt mellan Institutet för kärnforskning vid Ryska vetenskapsakademin i Moskva, Irkutsk State University i Sibirien och Lomonosov Moskva State University - samt DESY, University of Hamburg och Karlsruhe Institute of Technology i Tyskland. HiSCORE hoppas också kunna samarbeta med Pierre Auger-observatoriet i Argentina.
Läs mer om HiSCORE på projektets webbplats
