Didascalia: Lago Baikal. Credito: SeaWiFS Project NASA / Goddard Space Flight Center e ORBIMAGE
La costruzione è appena iniziata nella valle del Tunka, vicino al lago Baikal, in Siberia, in Russia, in un osservatorio che, una volta completato, sarà costituito da una serie di un massimo di 1.000 rilevatori su 100 chilometri quadrati. Le sue dimensioni consentiranno agli scienziati di studiare i raggi cosmici - la radiazione spaziale emessa dai raggi gamma e dai nuclei più pesanti - che sono accelerati a energie superiori a quelle ottenute nel Large Hadron Collider. Con il nuovo osservatorio, chiamato HiSCORE (esploratore di origine cosmica di cento chilometri quadrati), gli scienziati sperano di risolvere il mistero delle origini dei raggi cosmici e forse sondare anche la materia oscura
Cento anni fa il fisico austriaco-americano Victor Hess scoprì per la prima volta che le radiazioni stavano penetrando nell'atmosfera terrestre dallo spazio. Il problema è stato quello di rintracciarne l'origine, poiché i raggi cosmici sono costituiti da particelle cariche e sono quindi deviati in campi magnetici interstellari e intergalattici. L'uso di stazioni di rivelazione semplici ed economiche, poste a diverse centinaia di metri di distanza, rende possibile la strumentazione di una vasta area, consentendo agli scienziati di studiare i raggi cosmici entro un intervallo di energia da 100 TeV fino ad almeno 1 EeV.
Rilevatore Cherenkov di fronte al cielo stellato. Immagine: Tunka Collaboration
I raggi cosmici non possono penetrare nella nostra atmosfera ma ogni rivelatore può osservare la radiazione creata quando i raggi cosmici colpiscono l'atmosfera superiore della Terra, provocando una pioggia di particelle secondarie che viaggiano più velocemente della velocità della luce nell'aria, producendo radiazioni Cherenkov nel processo. Questa luce è debole, ma può essere rilevata sulla superficie della terra con strumenti sensibili come i tubi fotomoltiplicatori di HiSCORE.
La radiazione di Cherenkov può essere utilizzata per determinare l'origine e l'intensità dei raggi cosmici e per studiare le proprietà degli oggetti astronomici ad alta energia che emettono raggi gamma come resti di supernova e blasoni. L'ampio campo visivo consente inoltre ad HiSCORE di monitorare estese strutture di emissione di raggi gamma come nuvole di gas molecolari, regioni dense o strutture su larga scala come le regioni di formazione stellare o il piano galattico.
HiSCORE può anche essere usato per testare teorie su Dark Matter. Si prevede una forte capacità di assorbimento intorno a 100 TeV. L'esame può fornire informazioni sull'assorbimento dei raggi gamma nei campi fotonici interstellari e sul CMB. Se l'assorbimento è inferiore al previsto, ciò potrebbe indicare la presenza di fotoni o assioni nascosti. Inoltre, il decadimento di particelle supersimmetriche pesanti potrebbe essere rilevabile da HiSCORE. I dati miglioreranno man mano che la struttura cresce nel corso degli anni. Entro il 2013-14 l'area sarà di circa un chilometro quadrato e oltre 10 chilometri quadrati entro il 2016.
HiSCORE è un progetto congiunto tra l'Istituto di ricerca nucleare dell'Accademia delle scienze russa a Mosca, l'Università statale di Irkutsk in Siberia e l'Università statale di Mosca Lomonosov - nonché DESY, l'Università di Amburgo e l'Istituto di tecnologia di Karlsruhe in Germania. HiSCORE spera anche di collaborare con l'osservatorio Pierre Auger in Argentina.
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