Kredit gambar: Fermilab
Detektor ke-100 untuk Observatorium Pierre Auger baru-baru ini selesai, menjadikan array detektor sinar kosmik terbesar di dunia. Setelah berfungsi, detektor harus dapat menangkap beberapa partikel sinar kosmik paling energik - mereka hanya menyerang area 2,5 kilometer persegi setahun sekali. Misteri dengan partikel berenergi tinggi ini adalah bahwa para astronom tidak tahu apa yang bisa diciptakan oleh Semesta. Rencana jangka panjang untuk observatorium adalah pada akhirnya memiliki 1.600 detektor pada 2005.
Dengan selesainya pendeteksi permukaan keseratusnya, Pierre Auger Observatory, yang sedang dibangun di Argentina, minggu ini menjadi susunan shower air kosmik terbesar di dunia. Dikelola oleh para ilmuwan di Laboratorium Akselerator Nasional Fermi dari Departemen Energi, proyek Pierre Auger sejauh ini mencakup serangkaian detektor sepanjang 70 mil persegi yang melacak proses paling ganas - dan mungkin paling membingungkan di seluruh alam semesta.
Sinar kosmik adalah partikel luar angkasa - biasanya proton atau ion lebih berat - yang menghantam atmosfer Bumi dan menciptakan kaskade partikel sekunder. Sementara sinar kosmik mendekati bumi pada berbagai energi, para ilmuwan lama percaya bahwa energi mereka tidak dapat melebihi 1020 volt elektron, sekitar 100 juta kali energi proton dapat dicapai dalam Fermilab's Tevatron, akselerator partikel paling kuat di dunia. Tetapi percobaan baru-baru ini di Jepang dan Utah telah mendeteksi beberapa sinar kosmik energi setinggi itu, menimbulkan pertanyaan tentang apa yang bisa dihasilkan oleh peristiwa luar biasa di alam semesta ini.
"Bagaimana alam menciptakan kondisi untuk mempercepat partikel kecil menjadi energi seperti itu?" tanya Alan Watson, profesor fisika di University of Leeds, Inggris, dan juru bicara kolaborasi Pierre Auger dari 250 ilmuwan dari 14 negara. "Melacak partikel berenergi sangat tinggi ini kembali ke sumbernya akan menjawab pertanyaan itu."
Teori ilmiah dapat menjelaskan sumber-sumber sinar kosmik berenergi rendah dan menengah, tetapi asal usul sinar kosmik berenergi tinggi yang langka ini tetap menjadi misteri. Untuk mengidentifikasi mekanisme kosmik yang menghasilkan partikel mikroskopis dengan energi makroskopik, kolaborasi Pierre Auger memasang sebuah array yang pada akhirnya akan terdiri dari 1.600 detektor permukaan di area Argentina Pampa Amarilla ukuran Rhode Island, dekat kota Malarg? E, sekitar 600 mil sebelah barat Buenos Aires. 100 detektor pertama sudah mensurvei langit selatan.
"Sinar kosmik berenergi tertinggi ini adalah pembawa pesan dari alam semesta yang ekstrem," kata pemenang Hadiah Nobel Jim Cronin, dari University of Chicago, yang menyusun eksperimen Auger bersama dengan Watson. "Mereka mewakili peluang besar untuk penemuan."
Sinar kosmik berenergi tertinggi sangat langka, mengenai atmosfer Bumi sekitar sekali per tahun per mil persegi. Ketika selesai pada tahun 2005, observatorium Pierre Auger akan mencakup sekitar 1.200 mil persegi (3.000 kilometer persegi), yang memungkinkan para ilmuwan untuk menangkap banyak dari peristiwa ini.
"Eksperimen kami akan mengetahui di mana percobaan AGASA tidak berjalan," kata manajer proyek Paul Mantsch, Fermilab, merujuk pada eksperimen Akeno Giant Air Shower Array (AGASA) di Jepang. “Pada energi tertinggi, hasil yang menakjubkan dari dua percobaan sinar kosmik terbesar tampaknya bertentangan. AGASA melihat lebih banyak peristiwa daripada percobaan HiRes di Utah, tetapi statistik dari kedua percobaan terbatas. "
Proyek Pierre Auger, dinamai sesuai dengan fisikawan Perancis perintis yang pertama kali mengamati hujan udara di tahun 1938, menggabungkan metode deteksi yang digunakan dalam eksperimen Jepang dan Utah. Detektor permukaan berjarak satu mil terpisah. Setiap unit permukaan terdiri dari tangki silinder setinggi 4 kaki diisi dengan 3.000 galon air murni, panel surya, dan antena untuk transmisi data nirkabel. Sensor mencatat longsoran partikel yang tak terlihat, yang dipicu pada ketinggian enam hingga dua belas mil hanya beberapa detik sebelumnya, saat mereka mencapai tanah. Partikel shower menghantam beberapa tank hampir bersamaan.
Selain tangki, observatorium baru akan menampilkan 24 teleskop fluoresensi tipe HiRes yang dapat mengambil cahaya ultraviolet redup yang dipancarkan oleh udara mandi di udara. Teleskop fluoresensi, yang hanya dapat dioperasikan selama malam gelap, tak berbulan, cukup sensitif untuk mengambil cahaya yang dipancarkan oleh lampu 4 watt yang menempuh jarak enam mil jauhnya dengan kecepatan cahaya yang hampir sama.
"Ini adalah hal yang sangat indah bahwa kami memiliki sistem hibrida," kata Watson. “Kita bisa melihat air shower dalam dua mode. Kita dapat mengukur energi mereka dengan dua cara independen. "
Kolaborasi Pierre Auger sedang dalam proses mempersiapkan proposal untuk situs kedua observatoriumnya, yang berlokasi di Amerika Serikat. Menampilkan desain yang sama dengan situs Argentina, array detektor kedua akan memindai langit utara untuk mencari sumber sinar kosmik yang paling kuat.
Pendanaan untuk Pierre Auger Observatory senilai $ 55 juta di Argentina berasal dari 14 negara anggota. AS menyumbang 20 persen dari total biaya, dengan dukungan yang diberikan oleh Kantor Ilmu Pengetahuan Departemen Energi dan oleh National Science Foundation. Daftar semua lembaga yang berpartisipasi tersedia di http://auger.cnrs.fr/collaboration.html
Fermilab adalah laboratorium nasional yang didanai oleh Kantor Sains Departemen Energi AS, yang dioperasikan oleh Universitas Research Association, Inc.
Sumber Asli: Siaran Berita Fermilab
