ستحصل الأبحاث المستندة إلى البالون حول الجسيمات الكونية والتي بدأت منذ أكثر من قرن من الزمان على دفعة كبيرة في العام المقبل - وصولًا إلى مدار الأرض المنخفض ، عندما (NASA Cosmic Ray Energetics and Mass) ( كريم ) إلى المحطة الفضائية وبالتالي تصبح (هل أنت مستعد لهذا؟)ISS-CREAM، المصممة خصيصًا لاكتشاف الأشعة الكونية فائقة الطاقة ومساعدة العلماء على تحديد مصدرها (مصادرها) الغامض.
قال عالم البرامج فيرنون جونز: 'الإجابة هي الإجابة التي كان العالم ينتظرها منذ 100 عام'.
اقرأ المزيد عن هذه التجربة 'الرائعة' أدناه:
ستكون علم الطاقة والكتلة الكونية للأشعة الكونية (CREAM) أول أداة للأشعة الكونية مصممة للكشف في نطاقات الطاقة الأعلى هذه ، وعلى مدى هذه المدة الممتدة في الفضاء. يأمل العلماء في اكتشاف ما إذا كانت الأشعة الكونية تتسارع بسبب سبب واحد ، يُعتقد أنه مستعر أعظم. يمكن أن يحدد البحث الجديد أيضًا سبب وجود عدد أقل من الأشعة الكونية المكتشفة عند طاقات عالية جدًا مما هو متوقع وجوده.
قال Eun-Suk Seo ، الباحث الرئيسي في دراسة CREAM: 'الأشعة الكونية هي جسيمات نشطة من الفضاء الخارجي'. إنهم يقدمون عينة مباشرة من مادة من خارج النظام الشمسي. أظهرت القياسات أن هذه الجسيمات يمكن أن يكون لها طاقات تصل إلى 100000 تريليون إلكترون فولت. هذه طاقة هائلة ، تفوق وفوق أي طاقة يمكن توليدها باستخدام مسرعات من صنع الإنسان ، حتى مصادم الهادرونات الكبير في سيرن. '
يخطط الباحثون أيضًا لدراسة الانخفاض في الكشف عن الأشعة الكونية ، المسمى 'الركبة' الطيفية التي تحدث عند حوالي ألف تريليون إلكترون فولت (eV) ، وهي أقوى بحوالي 2 مليار مرة من الانبعاثات في مسح التصوير النووي الطبي. مهما يكن سبب الأشعة الكونية ، أو يرشحها أثناء تحركها عبر المجرة ، فإنه يأخذ قطعة من السكان من 1000 تريليون إلكترون فولت إلى الأعلى. علاوة على ذلك ، فإن طيف الأشعة الكونية يمتد إلى أبعد بكثير مما يعتقد أن المستعرات الأعظمية قادرة على إنتاجه.
بالون طويل الأمد يحمل كريم يستعد للإطلاق من موقع بالقرب من محطة ماكموردو (ناسا)
للإجابة على هذه الأسئلة ، تخطط ناسا لوضع كريم على متن المحطة الفضائية ، لتصبح ISS-CREAM. طار الجهاز ست مرات لما مجموعه 161 يومًا على بالونات طويلة الأمد تدور حول القطب الجنوبي ، حيث خطوط المجال المغناطيسي للأرض عمودية بشكل أساسي.
كانت فكرة الجسيمات النشطة القادمة من الفضاء غير معروفة في عام 1911 عندما فيكتور هيس ، الحائز على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1936 الذي يُنسب إليه الفضل في اكتشاف الأشعة الكونية ، انتقل إلى الهواء لمعالجة لغز سبب زيادة كهربة المواد مع الارتفاع ، وهو تأثير يسمى التأين. كان التوقع هو أن التأين سيضعف كلما ابتعد المرء عن الأرض. طور هيس أدوات حساسة وأخذها على ارتفاع يصل إلى 3.3 ميل (5.3 كيلومترات) وأثبت أن التأين زاد إلى أربعة أضعاف مع الارتفاع ، ليلاً أو نهارًا.
سيساعد الفهم الأفضل للأشعة الكونية العلماء على إنهاء العمل الذي بدأ عندما حوّل هيس بشكل غير متوقع سؤالًا أرضيًا إلى لغز نجمي. ستساعدنا الإجابة على هذا اللغز في فهم الوجه الأساسي الخفي لكيفية بناء مجرتنا ، وربما الكون ، وكيف تعمل.
سرعان ما اكتسبت هذه الظاهرة اسمًا شائعًا ومربكًا ، وهو الأشعة الكونية ، من نظرية خاطئة مفادها أنها أشعة سينية أو أشعة جاما ، وهي إشعاع كهرومغناطيسي ، مثل الضوء. وبدلاً من ذلك ، فإن الأشعة الكونية هي جسيمات مادة عالية السرعة وذات طاقة عالية.
كجسيمات ، لا يمكن تركيز الأشعة الكونية مثل الضوء في التلسكوب. بدلاً من ذلك ، اكتشف الباحثون الأشعة الكونية بواسطة الضوء والشحنات الكهربائية الناتجة عندما تصطدم الجسيمات بالمادة. يستخدم العلماء بعد ذلك العمل الاستقصائي لتحديد الجسيم الأصلي عن طريق القياس المباشر لشحنته الكهربائية وتحديد طاقته من الانهيار الجليدي لجزيئات الحطام مما يخلق مسارات متداخلة خاصة بهم.
التخطيطي كريم
يقوم CREAM بعمل التتبع هذا باستخدام مقياس حرارة التأين المصمم لجعل الأشعة الكونية تطلق طاقاتها. تقدم طبقات الكربون والتنغستن والمواد الأخرى 'مقاطع عرضية' نووية معروفة داخل المكدس. تقيس الكواشف الكهربائية والبصرية شدة الأحداث حيث تصطدم الجسيمات الكونية ، من الهيدروجين إلى الحديد ، من خلال الجهاز.
على الرغم من أن رحلات منطاد CREAM وصلت إلى ارتفاعات عالية ، إلا أن الغلاف الجوي بقي فوقها كافٍ للتدخل في القياسات. ستضعه خطة تركيب الجهاز على السطح الخارجي للمحطة الفضائية فوق التأثيرات المحجوبة للغلاف الجوي ، على ارتفاع 250 ميلاً (400 كيلومتر).
'على ماذا يمكننا الآن أن نعلق آمالنا على حل الألغاز العديدة التي لا تزال قائمة فيما يتعلق بأصل وتكوين الأشعة الكونية؟'
- فيكتور ف. هيس ، محاضرة نوبل ، ديسمبر 1936
اقرأ المزيد هنا على مقال ناسا بقلم ديف دولنج من مكتب علوم برنامج محطة الفضاء الدولية.
المصدر: وكالة ناسا
