מחקר מבוסס בלון על חלקיקים קוסמיים שהחל לפני יותר ממאה שנה יקבל דחיפה גדולה בשנה הבאה - עד למסלול נמוך של כדור הארץ, כאשר אנרגטיקת הקרניים הקוסמיות והמסה של נאס'א ( קרם ) יישלחו לתחנת החלל ובכך יהפכו (אתם מוכנים לזה?)ISS-CREAM, תוכנן במיוחד כדי לזהות קרניים קוסמיות בעלות אנרגיה סופר גבוהה ולעזור למדענים לקבוע מה יכול להיות המקור/ים המסתוריים שלהם.
'התשובה היא כזו שהעולם חיכה לה כבר 100 שנה', אמר מדען התוכנית ורנון ג'ונס.
קרא עוד על הניסוי ה'מגניב' הזה להלן:
אנרגטיקה ומסה של קרניים קוסמיות (CREAM) יהיה מכשיר הקרניים הקוסמיות הראשון שנועד לזהות בטווחי אנרגיה גבוהים כל כך, ולאורך זמן כה ממושך בחלל. מדענים מקווים לגלות האם קרניים קוסמיות מואצות בגלל סיבה אחת, שלפי ההערכה היא סופרנובות. המחקר החדש גם יכול לקבוע מדוע יש פחות קרניים קוסמיות שמתגלות באנרגיות גבוהות מאוד ממה שתיאורטית קיימות.
'קרניים קוסמיות הן חלקיקים אנרגטיים מהחלל החיצון', אמר Eun-Suk Seo, החוקר הראשי של מחקר CREAM. 'הם מספקים דגימה ישירה של חומר מחוץ למערכת השמש. מדידות הראו שלחלקיקים אלה יכולות להיות אנרגיות של עד 100,000 טריליון וולט אלקטרונים. זוהי אנרגיה עצומה, הרבה מעבר ומעל לכל אנרגיה שניתן להפיק עם מאיצים מעשה ידי אדם, אפילו מאיץ ההדרונים הגדול ב-CERN'.
החוקרים מתכננים גם לחקור את הירידה בזיהוי הקרניים הקוסמיות, המכונה 'ברך' הספקטרלית המתרחשת בכאלף טריליון אלקטרונים-וולט (eV), שהוא חזק פי 2 מיליארד בערך מהפליטות בסריקת הדמיה גרעינית רפואית. כל מה שגורם לקרניים הקוסמיות, או מסנן אותן כשהן נעות בגלקסיה, נוגס באוכלוסיה מ-1,000 טריליון אלקטרונים-וולט כלפי מעלה. יתרה מכך, הספקטרום של קרניים קוסמיות משתרע הרבה יותר מעבר למה שסופרנובות מאמינים מסוגלות לייצר.
בלון לטווח ארוך הנושא CREAM מתכונן לשיגור ממקום ליד תחנת מקמורדו (NASA)
כדי להתמודד עם השאלות הללו, נאס'א מתכננת להציב את CREAM על סיפון תחנת החלל, ולהפוך ל-ISS-CREAM. המכשיר טס שש פעמים במשך 161 ימים בסך הכל בבלונים ארוכי טווח המקיפים את הקוטב הדרומי, שבו קווי השדה המגנטי של כדור הארץ הם למעשה אנכיים.
הרעיון של חלקיקים אנרגטיים המגיעים מהחלל לא היה ידוע ב-1911 מתי ויקטור הס , חתן פרס נובל לפיזיקה לשנת 1936 שנחשב לזכות גילוי הקרניים הקוסמיות, יצא לאוויר כדי להתמודד עם התעלומה של הסיבה לכך שהחומרים התחשמלו יותר עם הגובה, אפקט שנקרא יינון. הציפייה הייתה שהיינון ייחלש ככל שמתרחקים מכדור הארץ. הס פיתח מכשירים רגישים ולקח אותם עד 3.3 מיילים (5.3 קילומטרים) והוא קבע שהיינון גדל עד פי ארבעה עם הגובה, ביום או בלילה.
הבנה טובה יותר של קרניים קוסמיות תעזור למדענים לסיים את העבודה שהחלה כאשר הס הפך באופן בלתי צפוי שאלה ארצית לחידה כוכבית. תשובה לחידה הזו תעזור לנו להבין פן נסתר ובסיסי של האופן שבו הגלקסיה שלנו, ואולי היקום, בנויה ופועלת.
עד מהרה זכתה התופעה לשם פופולרי אך מבלבל, קרניים קוסמיות, מתוך תיאוריה מוטעית לפיה מדובר בקרני רנטגן או קרני גמא, שהן קרינה אלקטרומגנטית, כמו אור. במקום זאת, קרניים קוסמיות הן חלקיקי חומר מהירים ובעלי אנרגיה גבוהה.
כחלקיקים, לא ניתן למקד קרניים קוסמיות כמו אור בטלסקופ. במקום זאת, חוקרים מזהים קרניים קוסמיות על ידי האור והמטענים החשמליים הנוצרים כאשר החלקיקים מתנגשים בחומר. לאחר מכן, המדענים משתמשים בעבודת בילוש כדי לזהות את החלקיק המקורי על ידי מדידה ישירה של המטען החשמלי שלו וקביעת האנרגיה שלו ממפולת חלקיקי הפסולת היוצרים שבילים חופפים משלהם.
סכימה של CREAM
CREAM עושה את עבודת העקבות הזו באמצעות קלורימטר יינון שנועד לגרום לקרניים הקוסמיות להשיל את האנרגיות שלהן. שכבות של פחמן, טונגסטן וחומרים אחרים מציגים 'חתכים' גרעיניים ידועים בתוך הערימה. גלאים חשמליים ואופטיים מודדים את עוצמת האירועים כאשר חלקיקים קוסמיים, ממימן ועד ברזל, מתרסקים דרך המכשיר.
למרות שטיסות בלון CREAM הגיעו לגבהים גבוהים, נשארה מספיק אווירה מעל כדי להפריע למדידות. התוכנית להרכיב את המכשיר בחלק החיצוני של תחנת החלל תציב אותו מעל ההשפעות המסתירות של האטמוספירה, בגובה של 250 מיילים (400 קילומטרים).
'על מה נוכל להציב כעת את תקוותנו לפתור את החידות הרבות שעדיין קיימות לגבי מקורן והרכבן של הקרניים הקוסמיות?'
– ויקטור פ. הס, הרצאת נובל, דצמבר 1936
קרא עוד כאן על המאמר של נאס'א מאת דייב דולינג ממשרד המדע של תוכנית תחנת החלל הבינלאומית.
מקור: נאס'א