Penelitian berbasis balon pada partikel-partikel kosmik yang dimulai lebih dari seabad yang lalu akan mendapat dorongan besar tahun depan - jauh ke orbit rendah Bumi, ketika Cosmic Ray Energetics and Mass (CREAM) NASA akan dikirim ke Stasiun Luar Angkasa sehingga menjadi (Apakah kamu siap untuk ini?) ISS-CREAM, yang dirancang khusus untuk mendeteksi sinar kosmik energi super tinggi dan membantu para ilmuwan menentukan apa sumber misterius mereka.
"Jawabannya adalah salah satu yang ditunggu dunia selama 100 tahun," kata ilmuwan program Vernon Jones.
Baca lebih lanjut tentang eksperimen "keren" di bawah ini:
Cosmic Ray Energetics and Mass (CREAM) akan menjadi instrumen sinar kosmik pertama yang dirancang untuk mendeteksi pada rentang energi yang lebih tinggi, dan selama durasi yang diperpanjang di ruang angkasa. Para ilmuwan berharap menemukan apakah sinar kosmik dipercepat oleh satu sebab, yang diyakini supernova. Penelitian baru juga dapat menentukan mengapa ada lebih sedikit sinar kosmik yang terdeteksi pada energi yang sangat tinggi daripada teori yang ada.
"Sinar kosmik adalah partikel energetik dari luar angkasa," kata Eun-Suk Seo, peneliti utama untuk studi CREAM. “Mereka memberikan sampel langsung materi dari luar tata surya. Pengukuran telah menunjukkan bahwa partikel-partikel ini dapat memiliki energi setinggi 100.000 triliun volt elektron. Ini adalah energi yang sangat besar, jauh melampaui dan di atas energi apa pun yang dapat dihasilkan dengan akselerator buatan manusia, bahkan Large Hadron Collider di CERN. ”
Para peneliti juga berencana untuk mempelajari penurunan deteksi sinar kosmik, yang disebut "lutut" spektral yang terjadi pada sekitar seribu triliun elektron-volt (eV), yang sekitar 2 miliar kali lebih kuat daripada emisi dalam pemindaian pencitraan nuklir medis. Apa pun yang menyebabkan sinar kosmik, atau menyaringnya ketika bergerak melalui galaksi, menggigit populasi dari 1.000 triliun elektron-volt ke atas. Lebih jauh, spektrum untuk sinar kosmik meluas lebih jauh melampaui apa yang diyakini dapat dihasilkan oleh supernova.
Untuk mengatasi pertanyaan-pertanyaan ini, NASA berencana untuk menempatkan CREAM di stasiun ruang angkasa, menjadi ISS-CREAM. Instrumen telah terbang enam kali dengan total 161 hari pada balon durasi panjang yang mengelilingi Kutub Selatan, tempat garis medan magnet Bumi pada dasarnya vertikal.
Ide partikel energetik yang datang dari luar angkasa tidak diketahui pada tahun 1911 ketika Victor Hess, pemenang Nobel fisika tahun 1936 yang dikreditkan atas penemuan sinar kosmik, melayang ke udara untuk mengatasi misteri mengapa bahan menjadi lebih tersetrum dengan ketinggian, sebuah efek yang disebut ionisasi. Harapannya adalah bahwa ionisasi akan melemah ketika seseorang semakin jauh dari Bumi. Hess mengembangkan instrumen sensitif dan membawanya setinggi 3,3 mil (5,3 kilometer) dan dia menetapkan bahwa ionisasi meningkat hingga empat kali lipat dengan ketinggian, siang atau malam hari.
Pemahaman yang lebih baik tentang sinar kosmik akan membantu para ilmuwan menyelesaikan pekerjaan dimulai ketika Hess tiba-tiba mengubah pertanyaan duniawi menjadi teka-teki bintang. Menjawab teka-teki itu akan membantu kita memahami segi tersembunyi dan mendasar tentang bagaimana galaksi kita, dan mungkin alam semesta, dibangun dan bekerja.
Fenomena ini segera mendapatkan nama yang populer tetapi membingungkan, sinar kosmik, dari teori yang salah bahwa mereka adalah sinar-X atau sinar gamma, yang merupakan radiasi elektromagnetik, seperti cahaya. Sebaliknya, sinar kosmik adalah partikel materi berkecepatan tinggi dan berenergi tinggi.
Sebagai partikel, sinar kosmik tidak dapat difokuskan seperti cahaya di teleskop. Sebagai gantinya, para peneliti mendeteksi sinar kosmik oleh cahaya dan muatan listrik yang dihasilkan ketika partikel terbanting ke dalam materi. Para ilmuwan kemudian menggunakan pekerjaan detektif untuk mengidentifikasi partikel asli dengan mengukur langsung muatan listriknya dan penentuan energinya dari longsoran partikel-partikel puing yang menciptakan jalur mereka yang tumpang tindih.
CREAM melakukan penelusuran jejak ini menggunakan kalorimeter ionisasi yang dirancang untuk membuat sinar kosmik melepaskan energi mereka. Lapisan karbon, tungsten, dan material lain menghadirkan "penampang" nuklir yang terkenal di dalam tumpukan. Detektor listrik dan optik mengukur intensitas peristiwa sebagai partikel kosmik, dari hidrogen hingga besi, menabrak instrumen.
Meskipun penerbangan balon CREAM mencapai ketinggian tinggi, atmosfer yang cukup tetap di atas mengganggu pengukuran. Rencana untuk memasang instrumen ke bagian luar stasiun ruang angkasa akan menempatkannya di atas efek atmosfer yang mengaburkan, pada ketinggian 250 mil (400 kilometer).
"Pada apa kita sekarang dapat menempatkan harapan kita untuk memecahkan banyak teka-teki yang masih ada tentang asal-usul dan komposisi sinar kosmik?"
- Victor F. Hess, Nobel Lecture, Desember 1936
Sumber: NASA
