La ricerca basata sulle mongolfiere sulle particelle cosmiche iniziata oltre un secolo fa avrà un grande impulso l'anno prossimo, fino all'orbita terrestre bassa, quando Cosmic Ray Energetics and Mass (NASMA) della NASA saranno inviati alla Stazione Spaziale diventando così (sei pronto per questo?) ISS-CREAM, progettato specificamente per rilevare i raggi cosmici ad altissima energia e aiutare gli scienziati a determinare quali potrebbero essere le loro misteriose fonti.
"La risposta è una che il mondo attendeva da 100 anni", ha detto lo scienziato del programma Vernon Jones.
Ulteriori informazioni su questo esperimento "interessante" di seguito:
Cosmic Ray Energetics and Mass (CREAM) sarà il primo strumento a raggi cosmici progettato per rilevare a intervalli di energia così elevati e per una durata così estesa nello spazio. Gli scienziati sperano di scoprire se i raggi cosmici sono accelerati da una singola causa, che si ritiene sia supernovae. La nuova ricerca potrebbe anche determinare perché ci sono meno raggi cosmici rilevati a energie molto elevate di quanto teorizzato esistano.
"I raggi cosmici sono particelle energetiche provenienti dallo spazio", ha dichiarato Eun-Suk Seo, ricercatore principale dello studio CREAM. “Forniscono un campione diretto di materia al di fuori del sistema solare. Le misurazioni hanno dimostrato che queste particelle possono avere energie fino a 100.000 trilioni di volt di elettroni. Questa è un'energia enorme, molto al di là e al di sopra di ogni energia che può essere generata con acceleratori artificiali, persino il Large Hadron Collider al CERN. "
I ricercatori hanno anche in programma di studiare il declino del rilevamento dei raggi cosmici, chiamato “ginocchio” spettrale che si verifica a circa mille trilioni di elettronvolt (eV), che è circa 2 miliardi di volte più potente delle emissioni in una scansione di imaging nucleare medica. Qualunque cosa causi i raggi cosmici, o li filtri mentre si muovono attraverso la galassia, prende un morso dalla popolazione da 1.000 trilioni di elettronvolt verso l'alto. Inoltre, lo spettro dei raggi cosmici si estende molto più oltre ciò che si ritiene che le supernova siano in grado di produrre.
Per affrontare queste domande, la NASA prevede di collocare CREAM a bordo della stazione spaziale, diventando ISS-CREAM. Lo strumento ha volato sei volte per un totale di 161 giorni su palloni di lunga durata che circondano il Polo Sud, dove le linee del campo magnetico terrestre sono essenzialmente verticali.
L'idea di particelle energetiche provenienti dallo spazio era sconosciuta nel 1911 quando Victor Hess, il premio Nobel per la fisica del 1936, accreditato per la scoperta dei raggi cosmici, prese il volo per affrontare il mistero del perché i materiali diventarono più elettrificati dall'altitudine, un effetto chiamato ionizzazione. L'aspettativa era che la ionizzazione si indebolisse man mano che ci si allontanava dalla Terra. Hess sviluppò strumenti sensibili e li portò fino a 3,3 miglia (5,3 chilometri) e stabilì che la ionizzazione aumentava fino a quattro volte con l'altitudine, di giorno o di notte.
Una migliore comprensione dei raggi cosmici aiuterà gli scienziati a finire il lavoro iniziato quando Hess ha inaspettatamente trasformato una domanda terrena in un enigma stellare. Rispondere a quell'enigma ci aiuterà a comprendere un aspetto nascosto e fondamentale di come la nostra galassia, e forse l'universo, è costruita e funziona.
Il fenomeno ha presto guadagnato un nome popolare ma confuso, raggi cosmici, da una teoria errata secondo cui si trattava di raggi X o raggi gamma, che sono radiazioni elettromagnetiche, come la luce. Invece, i raggi cosmici sono particelle di materia ad alta velocità e ad alta energia.
Come particelle, i raggi cosmici non possono essere focalizzati come la luce in un telescopio. Invece, i ricercatori rilevano i raggi cosmici attraverso la luce e le cariche elettriche prodotte quando le particelle colpiscono la materia. Gli scienziati quindi usano il lavoro investigativo per identificare la particella originale misurando direttamente la sua carica elettrica e la sua determinazione energetica dalla valanga di particelle di detriti creando i propri percorsi sovrapposti.
CREAM esegue questa traccia utilizzando un calorimetro a ionizzazione progettato per far perdere energia ai raggi cosmici. Strati di carbonio, tungsteno e altri materiali presentano "sezioni" nucleari ben note all'interno della pila. I rivelatori elettrici e ottici misurano l'intensità degli eventi mentre particelle cosmiche, dall'idrogeno al ferro, si schiantano attraverso lo strumento.
Anche se i voli in mongolfiera CREAM hanno raggiunto alte quote, è rimasta abbastanza atmosfera sopra per interferire con le misurazioni. Il piano di montare lo strumento all'esterno della stazione spaziale lo posizionerà sopra gli effetti oscuri dell'atmosfera, a un'altitudine di 250 miglia (400 chilometri).
"Su cosa possiamo ora riporre le nostre speranze di risolvere i numerosi enigmi che esistono ancora per quanto riguarda l'origine e la composizione dei raggi cosmici?"
- Victor F. Hess, Nobel Lecture, dicembre 1936
Fonte: NASA
