La construcción ha comenzado en un observatorio de rayos cósmicos en el desierto de Utah que debería ser 10 veces más sensible que los instrumentos anteriores. El "Conjunto de telescopios" está compuesto por 564 detectores en forma de mesa, que medirán lluvias de partículas subatómicas que caen a la Tierra cuando los rayos cósmicos interactúan con nuestra atmósfera. Ayudará a los científicos a descubrir la fuente de rayos cósmicos de ultra alta energía.
La construcción se está acelerando en un observatorio de rayos cósmicos de $ 17 millones al oeste de Delta, Utah, gracias a dos agencias estadounidenses: la Oficina de Administración de Tierras emitió un permiso y la National Science Foundation aprobó una subvención de $ 2.4 millones.
Conocido como la matriz de telescopios, el observatorio "será 10 veces más sensible que los experimentos anteriores, y esperamos que nos permita finalmente resolver el misterio del origen de estas partículas de energía ultraalta [rayos cósmicos] que están bombardeando la Tierra, "Dice Pierre Sokolsky, profesor y presidente de física en la Universidad de Utah.
"Tendremos el detector de rayos cósmicos más poderoso del hemisferio norte", dice Charlie Jui (pronunciado Ray), profesor de física de la Universidad de Utah.
Sokolsky dice que el nuevo observatorio debería comenzar las pruebas a fines de la primavera de 2007, comenzar a funcionar a fines del verano de 2007 y luego realizar investigaciones por hasta 10 años.
Hasta ahora, el Telescope Array ha sido financiado por $ 14.4 millones del gobierno de Japón. El subsidio de tres años y $ 2.4 millones de la National Science Foundation permitirá a los físicos de la Universidad de Utah reubicar equipos a las nuevas instalaciones desde su antiguo observatorio de rayos cósmicos de alta resolución Fly's Eye en el campo de pruebas Dugway del ejército de los EE. UU.
Las estructuras y las carreteras ocuparán solo 50 acres del sitio del experimento de 400 millas cuadradas.
En tres lugares de la tierra de confianza de la escuela de Utah, los edificios albergarán "detectores de fluorescencia", que son conjuntos de espejos e instrumentos de grabación que miran hacia el cielo nocturno para detectar destellos ultravioleta tenues que ocurren cuando los rayos cósmicos entrantes golpean los átomos de nitrógeno, el gas más abundante en la atmósfera de la tierra. Cada uno de los tres sitios estará a unas 25 millas de los otros. Un edificio de "instalación láser central", ubicado entre los tres sitios de detectores de fluorescencia, enviará rayos láser hacia el cielo cuando los espejos y los registradores deban calibrarse.
El otro componente principal del observatorio es una "matriz de tierra" de 564 detectores de centelleo en forma de mesa, cada uno de aproximadamente 3 pies de alto y 6 por 10 pies de ancho. Los dispositivos medirán "duchas de aire", que son cascadas de partículas subatómicas que caen a la Tierra cuando los rayos cósmicos chocan contra el nitrógeno en la atmósfera.
Los detectores de centelleo se extenderán en una cuadrícula sobre un área de 18 millas por 22 millas al oeste de Delta. El "subsidio de derecho de paso / permiso de uso temporal" de la Oficina de Administración de Tierras permitirá a los científicos construir la instalación láser central e instalar 460 detectores de centelleo en la tierra BLM, que cubre el 80 por ciento del sitio del observatorio. El permiso para instalar los otros 104 detectores de centelleo ya se obtuvo del Estado de Utah y de propietarios privados. Son dueños del 20 por ciento restante del sitio en expansión.
Los científicos cooperan en lugar de "alejarse"
El nuevo observatorio de rayos cósmicos buscará responder a uno de los misterios más desconcertantes de la física: ¿Cuál es la fuente de los rayos cósmicos de ultra alta energía, que son partículas subatómicas que vienen gritando a la atmósfera de la Tierra con una energía increíble?
Los rayos cósmicos son núcleos atómicos (átomos despojados de sus electrones) de elementos químicos, principalmente hidrógeno y helio. La atmósfera les impide golpear la Tierra, e incluso si pudieran, atravesarían a una persona sin ser notada. Pero si un solo rayo cósmico de ultra alta energía pudiera golpear tu cabeza, se sentiría como una pelota de béisbol rápida.
Algunos rayos cósmicos provienen de estrellas que explotan como supernovas. Pero los rayos cósmicos de ultraalta energía son más poderosos, y aparentemente provienen de lejanos confines del universo. Sokolsky sospecha que se originan a partir de "núcleos galácticos activos", que son agujeros negros supermasivos formados cuando alrededor de mil millones de estrellas colapsadas se acumulan en los centros de las galaxias. Otras fuentes posibles incluyen ondas de choque de galaxias colisionantes, galaxias ruidosas que emiten ondas de radio, fuentes exóticas como cuerdas cósmicas teorizadas y la descomposición de partículas masivas que quedan del "big bang" que los científicos dicen que creó el universo hace unos 13 mil millones de años.
El Telescope Array fusionará dos tecnologías que han contado con números sorprendentemente diferentes de rayos cósmicos de ultra alta energía que llegan a la Tierra. El observatorio de rayos cósmicos AGASA de Japón ha detectado 10 veces más que el ojo de la mosca de alta resolución. Sokolsky dice que el gran número medido por AGASA implica que la fuente está relativamente cerca en el universo, pero no hay objetos astronómicos conocidos que puedan ser la fuente.
Por lo tanto, la matriz de telescopios incluirá detectores de fluorescencia como los utilizados en el ojo de la mosca de alta resolución y detectores de centelleo como los utilizados en AGASA.
"Este experimento es único en el sentido de que es la unión de dos grupos científicos inicialmente competidores: un grupo japonés y un grupo estadounidense que realizaron dos experimentos separados durante una década y obtuvieron resultados mutuamente incompatibles", dice Sokolsky. "Ciertamente es inusual en la historia de los esfuerzos científicos como este que, en lugar de enfrentarse para siempre, decidieron unir fuerzas y construir un experimento juntos para resolver las diferencias".
El ojo de la mosca de alta resolución y AGASA han llegado al final de su vida útil, se necesitan instrumentos más potentes, y el funcionamiento del ojo de la mosca de alta resolución se hizo difícil a raíz de los ataques terroristas del 11 de septiembre de 2001 en Nueva York. y Washington Dugway realiza investigaciones sobre defensa contra armas químicas y biológicas, y restricciones más estrictas impidieron que los estudiantes graduados extranjeros de la universidad visitaran el sitio.
BLM: Survey Wildlife, Use Copter para instalar algunos equipos
Al emitir el permiso, el BLM exigió a la Universidad de Utah que realizara encuestas y protegiera los recursos culturales, las plantas en peligro de extinción y amenazadas, y la vida silvestre, como los zorros, las lechuzas y las aves rapaces, dice Sokolsky.
Los constructores del observatorio utilizarán helicópteros, no vehículos todo terreno, para instalar los detectores de centelleo, y "hemos acordado mantenerlos a pie o a caballo" en lugares sin acceso por carretera, dice Sokolsky. Se usarán helicópteros si se desarrolla un problema importante con un detector, pero se espera que sea inusual. Los científicos también deben tomar fotos digitales cuando visitan un sitio de detectores y controlar cualquier cambio a lo largo del tiempo.
Aquí está el estado de varios componentes de la matriz de telescopios:
* La construcción del observatorio comenzó en agosto de 2004 en el primero de los tres sitios de detectores de fluorescencia, ubicados en Black Rock Mesa, a unas 13 millas al sur-suroeste de Delta. El edificio está completo y se han instalado muchos de los espejos. El detector de fluorescencia Black Rock estará terminado a fines de este verano.
* La construcción del segundo detector de fluorescencia comenzó en diciembre de 2005 en Long Ridge, a 30 millas al suroeste de Delta. El edificio estará terminado para fines del verano y los espejos se instalarán antes del invierno.
* A diferencia de los detectores Black Rock Mesa y Long Ridge, que se están construyendo con fondos japoneses, la Universidad de Utah construirá el tercer detector de fluorescencia utilizando la subvención de la National Science Foundation. Llamado Middle Drum, se encuentra a 25 millas al noroeste de Delta. La preparación del sitio debe comenzar en agosto, con uno o más edificios para mantener los espejos completos en diciembre, dice Sokolsky. Los espejos y otros equipos deben retirarse del Ojo de mosca de alta resolución en Dugway, limpiarse y modificarse en un almacén de Salt Lake City y luego transportarse en camiones al sitio de Middle Drum para el próximo verano.
* La instalación central de láser, ubicada equidistante de los tres detectores de fluorescencia, se construirá a partir de agosto y debería finalizar en aproximadamente un mes.
* Se espera que la instalación de los detectores de centelleo en tierras BLM comience a fines de julio o principios de agosto una vez que la agencia obtenga los resultados de los estudios de vida silvestre requeridos, dice Sokolsky. Los primeros 200 detectores de centelleo ya se han construido y se almacenan en un campo en Delta, que parece "un campo gigante lleno de camas de hospital", agrega. Serán transportados en camiones a las áreas de preparación, y luego serán levantados en posición por un helicóptero. Sokolsky dice que los 364 detectores de centelleo restantes se instalarán en diciembre.
* La universidad ha abierto el Centro de Rayos Cósmicos del Condado de Millard en Delta, utilizando $ 150,000 en fondos estatales y privados para comprar y equipar un edificio. Los contadores de centelleo se ensamblan allí y se almacenan en un campo alquilado adyacente, pero el centro principalmente albergará exhibiciones para educar al público sobre la investigación de rayos cósmicos.
