Ученые собираются использовать Луну в качестве гигантского детектора частиц

Николай Хижняк ∙ 02.10.2014

Для чего нужна Луна? Помимо воздействия на земные приливы и отливы, вдохновения поэтов, освещения вашего пути ночью и предоставления Нилу Армстронгу просторов для прогулки, для чего еще можно использовать Луну? Если спросить ученых из Университета Саутгемптона, то они ответят, что спутник нашей планеты можно использовать в качестве огромного детектора частиц. С помощью радиотелескопов «Квадратной километровой решетки» (SKA) ученые собираются использовать массу спутника для поиска космических частиц сверхвысоких энергий (UHE).

Несмотря на весьма серьезное продвижение науки за последнее столетие, во Вселенной есть еще множество интереснейших загадок, которые нам только предстоит разгадать. Одной из таких загадок являются космические частицы сверхвысоких энергий. Частицы, которые образуют потоки сверхвысоких энергий, обладают кинетической энергией, которая на несколько порядков выше, чем у других частиц космического излучения, и составляет более 1018 эВ (электрон-вольт). Обнаруженная в 1991 году частица, в последствии прозванная «частицей бога», обладала энергией 3×1020 эВ, что является эквивалентом бейсбольного мяча, летящего со скоростью 100 км/ч — просто безумный объем энергии для субатомной частицы. По мнению ученых, подобные космические частицы должны быть относительно молодыми, в противном случае их энергия рассеялась бы вместе с рассеиванием фотонов. Именно поэтому решение этого вопроса является наиболее важным для современной космологии.

Со слов команды ученых из Саутгемптона, эти частицы сверхвысоких энергий невероятно редки и сложны для поиска. Их обнаружили, когда они ударились о верхние слои атмосферы, где они столкнулись с атомами и разлетелись в наносекундном потоке энергии радиоизлучения. Как можно догадаться, при наличии потока частицы сверхвысоких энергий при уровне одна частица на один квадратный километр в столетие ученым весьма сложно работать просто потому, что рабочий материал находится в катастрофическом дефиците.

Ученые уже предпринимали попытки решения этой проблемы путем использования более крупных детекторов, как, например, массив телескопов, расположенных на территории 3000 квадратных километров в Обсерватории Пьера Оже, находящейся в Аргентине. Но команда из Саутгемптона придумала использовать кое-что получше. В качестве объекта для столкновения с этими космическими частицами ученые хотят использовать Луну.

Как только космические частицы ударят по площади 19 миллионов квадратных километров по направленной к Земле стороне, они создадут выброс радиоволн, которые смогут обнаружить огромный, в общей сложности занимающий 33 000 квадратных километров Южной Африки и Австралии массив телескопов «Квадратной километровой решетки». Это фактически сделает Луну самым большим в истории отражающим телескопом, в то время как «Квадратная километровая решетка» будет служить ученым в качестве окуляра.

После начала этой грандиозной работы саутгемптонские ученые ожидают обнаружить около 165 событий излучения частиц сверхвысоких энергий, что гораздо больше, чем 15 наблюдений подобных событий, произошедших в этом году.

«Космические излучения подобного объема энергии настолько редки, что вам необходимо иметь невероятно большой детектор, чтобы собрать необходимое для изучения количество материала. Луна в этом плане сможет затмить мощность и размеры любого из ныне созданных детекторов», — говорит Жюстин Брей, ученый из кафедры космического магнетизма в Университете Саутгемптона.