Byggingen er påbegynt på et kosmisk stråleobservatorium i Utah-ørkenen som bør være 10 ganger mer følsom enn tidligere instrumenter. "Telescope Array" består av 564 bordformede detektorer, som vil måle dusjer av subatomære partikler som faller til jorden når kosmiske stråler samhandler med atmosfæren vår. Det vil hjelpe forskere å avdekke kilden til ultrahøyenergiske kosmiske stråler.
Byggingen akselererer på et kosmisk stråleobservatorium på $ 17 millioner vest for Delta, Utah, takket være to amerikanske byråer: Bureau of Land Management utstedte en tillatelse, og National Science Foundation godkjente et tilskudd på $ 2,4 millioner.
Observatoriet, kjent som Telescope Array, vil være 10 ganger mer følsom enn tidligere eksperimenter, og vi håper det vil tillate oss å endelig løse mysteriet om opphavet til disse ultrahøyenergipartiklene [kosmiske stråler] som bombarderer jorden, Sier Pierre Sokolsky, professor og leder av fysikk ved University of Utah.
"Vi vil ha den kraftigste kosmiske stråledetektoren på den nordlige halvkule," sier Charlie Jui (uttalt Ray), en professor i fysikk fra University of Utah.
Sokolsky sier at det nye observatoriet bør begynne testkjøring på slutten av våren 2007, starte full drift sen sensommeren 2007 og deretter drive forskning i opptil 10 år.
Så langt har Telescope Array blitt finansiert med 14,4 millioner dollar fra Japans regjering. Det treårige tilskuddet på 2,4 millioner dollar fra National Science Foundation vil la fysikere fra University of Utah flytte utstyr til det nye anlegget fra deres aldrende høyoppløselige Fly's Eye kosmiske stråleobservatorium på den amerikanske hærens Dugway Proving Ground.
Strukturer og veier vil okkupere bare 50 dekar av eksperimentstedet på 400 kvadratkilometer.
På tre steder på Utah skole tillitsland, vil bygninger huse "fluorescensdetektorer", som er sett med speil og opptaksinstrumenter som kikker inn på nattehimmelen for svake ultrafiolette blitz som oppstår når innkommende kosmiske stråler treffer atomer av nitrogen, den mest rikholdige gassen i jordens atmosfære. Hver av de tre stedene ligger omtrent 40 kilometer fra de andre. Et "sentralt laseranlegg" -bygg, som ligger mellom de tre stedene for fluorescensdetektorer, vil sende laserstråler skyward når speilene og opptakerne må kalibreres.
Den andre hovedkomponenten i observatoriet er en "bakkeoppstilling" med 564 bordformede scintillasjonsdetektorer, hver er omtrent 3 meter høy og 6 til 10 fot bred. Enhetene vil måle "lufttusj", som er kaskader av subatomære partikler som faller til Jorden når kosmiske stråler smeller til nitrogen i atmosfæren.
Scintillasjonsdetektorene vil bli spredt i et rutenett over et 18-kilometer-til-22-mil-område vest for Delta. Bureau of Land Management "rett-til-veis bevilling / midlertidig brukstillatelse" vil tillate forskere å bygge det sentrale laseranlegget og installere 460 av scintillasjonsdetektorene på BLM-land, som dekker 80 prosent av observasjonsstedet. Tillatelse til å installere de andre 104 scintillasjonsdetektorene som allerede ble oppnådd fra staten Utah og private grunneiere. De eier de resterende 20 prosent av det viltvoksende nettstedet.
Forskere samarbeider i stedet for ‘Duking it Out’
Det nye kosmiske stråleobservatoriet vil søke å svare på et av de mest forvirrende mysteriene i fysikken: Hva er kilden til kosmiske stråler med ultrahøy energi, som er subatomære partikler som skriker inn i jordas atmosfære med utrolig energi?
Kosmiske stråler er atomkjerner - atomer strippet for deres elektroner - av kjemiske elementer, hovedsakelig hydrogen og helium. Atmosfæren hindrer dem i å treffe Jorden, og selv om de kunne det, ville de bla seg gjennom en person ubemerket. Men hvis en enkelt kosmisk stråle med høy høy energi kan treffe hodet ditt, vil det føles som en hurtig baseball.
Noen kosmiske stråler kommer fra stjerner som eksploderer som supernovaer. Men kosmiske stråler med høy høy energi er kraftigere, og kommer tilsynelatende fra fjerne rekkevidde av universet. Sokolsky mistenker at de stammer fra “aktive galaktiske kjerner”, som er supermassive sorte hull som ble dannet da omtrent 1 milliard kollapset stjerner samlet seg i sentrum av galakser. Andre mulige kilder inkluderer sjokkbølger fra kolliderende galakser, bråkete radiobølgeavgivende galakser, eksotiske kilder som teoretiserte kosmiske strenger og forfall av massive partikler som er igjen fra "big bang" forskerne sier at skapte universet for rundt 13 milliarder år siden.
Teleskopet Array vil slå sammen to teknologier som har talt påfallende forskjellige antall ultrahøyenergiske kosmiske stråler som når Jorden. Japans AGASA kosmiske stråleobservatorium har oppdaget 10 ganger flere av dem enn høyoppløselig fluesøye. Sokolsky sier at det store antallet som måles av AGASA antyder at kilden er relativt nærliggende i universet, men det er ingen kjente astronomiske objekter som kan være kilden.
Så Telescope Array vil inkludere fluorescensdetektorer som de som brukes i High-Resolution Fly's Eye og scintillasjonsdetektorer som de som brukes på AGASA.
"Dette eksperimentet er unikt i den forstand at det er foreningen mellom to opprinnelig konkurrerende vitenskapsgrupper: en japansk gruppe og en amerikansk gruppe som gjennomførte to separate eksperimenter i et tiår og kom med gjensidig inkompatible resultater," sier Sokolsky. "Det er absolutt uvanlig i historien med vitenskapelige anstrengelser som dette, i stedet for å dra det ut for alltid, bestemte de seg for å slå seg sammen og bygge et eksperiment sammen for å løse forskjellene."
High-Resolution Fly's Eye og AGASA har nådd slutten av deres levetid - kraftigere instrumenter er nødvendig - og drift av High-Resolution Fly's Eye ble vanskelig i kjølvannet av 11. september 2001, terrorangrep på New York og Washington. Dugway forsker på forsvar mot kjemiske og biologiske våpen, og strammere begrensninger forhindret universitetets utenlandske forskerstudenter fra å besøke nettstedet.
BLM: Undersøk dyrelivet, bruk kopimaskin for å installere noe utstyr
I utstedelsen av tillatelsen krevde BLM at University of Utah skulle utføre undersøkelser for og beskytte kulturelle ressurser, truede og truede planter, og dyreliv som kitrev, gravende ugler og raptors, sier Sokolsky.
Observatoriebyggerne vil bruke helikoptre - ikke terrengkjøretøyer - for å installere scintillasjonsdetektorene, og "vi har avtalt å opprettholde dem enten til fots eller med hest" på steder uten veifar, sier Sokolsky. Helikoptre vil bli brukt hvis det utvikler seg et stort problem med en detektor, men det forventes å være uvanlig. Forskere er også pålagt å ta digitale bilder når de besøker en detektorside og overvåker endringer over tid.
Her er statusen til forskjellige komponenter i teleskoparrayen:
* Byggingen av observatoriet begynte i august 2004 på den første av tre fluorescensdetektorer, som ligger øverst på Black Rock Mesa omtrent 13 mil sør-sørvest for Delta. Bygningen er ferdig, og mange av speilene er installert. Black Rock fluorescensdetektor vil være ferdig innen slutten av sommeren.
* Byggingen av den andre fluorescensdetektoren startet i desember 2005 ved Long Ridge, 45 mil sørvest for Delta. Bygningen skal være ferdig i slutten av sommeren, og speilene blir installert før vinteren.
* I motsetning til detektorene Black Rock Mesa og Long Ridge, som bygges med japanske midler, vil den tredje fluorescensdetektoren bli bygget av University of Utah ved å bruke National Science Foundation-bevilgningen. Den heter Middle Drum, og ligger 40 mil nordvest for Delta. Forberedelse av stedet skulle starte i august, med en eller flere bygninger for å holde speil ferdig innen desember, sier Sokolsky. Speil og annet utstyr må fjernes fra High-Resolution Fly's Eye i Dugway, rengjøres og modifiseres på et Salt Lake City-lager og deretter lastes til Middle Drum-stedet innen neste sommer.
* Det sentrale laseranlegget - som ligger like langt fra de tre fluorescensdetektorene - vil bli bygget fra august og bør være ferdig innen en måned eller så.
* Installasjonen av scintillasjonsdetektorene på BLM-land forventes å begynne i slutten av juli eller begynnelsen av august når byrået får resultater av de nødvendige undersøkelsene om dyreliv, sier Sokolsky. De første 200 scintillasjonsdetektorene er allerede bygget, og er lagret i et felt i Delta, og ser ut som "et gigantisk felt fullt av sykehussenger," legger han til. De vil bli transportert til iscenesettende områder, og deretter løftet på plass med et helikopter. Sokolsky sier de resterende 364 scintillasjonsdetektorene vil bli installert innen desember.
* Universitetet har åpnet Millard County Cosmic Ray Center i Delta, og bruker $ 150 000 i statlige og private fond til å kjøpe og ruste opp en bygning. Scintillasjonstellene blir samlet der og lagret i et tilstøtende, leid felt, men senteret vil primært huse utstillinger for å utdanne publikum om kosmisk stråleforskning.
