A construção começou em um observatório de raios cósmicos no deserto de Utah, que deve ser 10 vezes mais sensível que os instrumentos anteriores. O "Telescope Array" é composto por 564 detectores em forma de mesa, que medem chuvas de partículas subatômicas que caem na Terra quando os raios cósmicos interagem com a nossa atmosfera. Isso ajudará os cientistas a descobrir a fonte de raios cósmicos de energia ultra alta.
A construção está acelerando em um observatório de raios cósmicos de US $ 17 milhões a oeste de Delta, Utah, graças a duas agências dos EUA: o Bureau of Land Management emitiu uma permissão e a National Science Foundation aprovou uma concessão de US $ 2,4 milhões.
Conhecida como Matriz do Telescópio, o observatório “será 10 vezes mais sensível do que as experiências anteriores, e esperamos que nos permita finalmente resolver o mistério da origem dessas partículas de energia ultra alta [raios cósmicos] que estão bombardeando a Terra, ”Diz Pierre Sokolsky, professor e presidente de física da Universidade de Utah.
"Teremos o detector de raios cósmico mais poderoso do Hemisfério Norte", diz Charlie Jui (pronuncia-se Ray), professor de física da Universidade de Utah.
Sokolsky diz que o novo observatório deve começar os testes no final da primavera de 2007, entrar em operação total no final do verão de 2007 e depois realizar pesquisas por até 10 anos.
Até agora, o Telescope Array foi financiado em US $ 14,4 milhões pelo governo do Japão. A subvenção de US $ 2,4 milhões da National Science Foundation por três anos permitirá que os físicos da Universidade de Utah realocem equipamentos para as novas instalações a partir de seu antigo observatório de raios cósmicos Eye's Fly de alta resolução no Observatório de Dugway do Exército dos EUA.
Estruturas e estradas ocuparão apenas 50 acres do local do experimento de 400 milhas quadradas.
Em três locais da escola em Utah, os edifícios abrigam "detectores de fluorescência", que são conjuntos de espelhos e instrumentos de gravação que perscrutam o céu noturno em busca de leves flashes ultravioleta que ocorrem quando os raios cósmicos que chegam atingem átomos de nitrogênio, o gás mais abundante na atmosfera da Terra. Cada um dos três sites fica a cerca de 40 quilômetros dos demais. Um edifício de “instalação central de laser”, localizado entre os três locais dos detectores de fluorescência, enviará feixes de laser para o céu quando os espelhos e gravadores precisarem ser calibrados.
O outro componente principal do observatório é uma “matriz terrestre” de 564 detectores de cintilação em forma de mesa, cada um com cerca de um metro de altura e um metro e meio de largura. Os dispositivos medem os "chuveiros de ar", que são cascatas de partículas subatômicas que caem na Terra quando os raios cósmicos atingem o nitrogênio na atmosfera.
Os detectores de cintilação serão espalhados em uma grade por uma área de 30 km a 30 km a oeste de Delta. O Bureau of Land Management “concessão de permissão de passagem / permissão de uso temporário” permitirá que os cientistas construam a instalação central de laser e instalem 460 detectores de cintilação em terras BLM, que cobrem 80% do local do observatório. A permissão para instalar os outros 104 detectores de cintilação já foi obtida do Estado de Utah e de proprietários privados. Eles possuem os 20% restantes do local.
Cientistas cooperam em vez de "brigar"
O novo observatório de raios cósmicos procurará responder a um dos mistérios mais desconcertantes da física: qual é a fonte dos raios cósmicos de energia ultra alta, que são partículas subatômicas que gritam na atmosfera da Terra com uma energia incrível?
Os raios cósmicos são núcleos atômicos - átomos desprovidos de seus elétrons - de elementos químicos, principalmente hidrogênio e hélio. A atmosfera os impede de atingir a Terra e, mesmo que pudessem, atravessariam uma pessoa despercebida. Mas se um único raio cósmico de energia ultra alta pudesse bater em sua cabeça, pareceria uma bola de beisebol em ritmo acelerado.
Alguns raios cósmicos vêm de estrelas que explodem como supernovas. Mas os raios cósmicos de energia de alta energia são mais poderosos e aparentemente vêm de partes distantes do universo. Sokolsky suspeita que eles se originem de "núcleos galácticos ativos", que são buracos negros supermassivos formados quando cerca de 1 bilhão de estrelas em colapso se acumulam no centro das galáxias. Outras fontes possíveis incluem ondas de choque de galáxias em colisão, galáxias barulhentas emissoras de ondas de rádio, fontes exóticas, como cordas cósmicas teorizadas e a decomposição de partículas maciças que sobraram do "big bang" que os cientistas dizem ter criado o universo há cerca de 13 bilhões de anos.
O Telescope Array mesclará duas tecnologias que contam números surpreendentemente diferentes de raios cósmicos de ultra alta energia que chegam à Terra. O observatório de raios cósmicos AGASA do Japão detectou 10 vezes mais deles que o Olho de Mosca de Alta Resolução. Sokolsky diz que o grande número medido pela AGASA implica que a fonte está relativamente próxima ao universo, mas não existem objetos astronômicos conhecidos que possam ser a fonte.
Portanto, o Telescope Array incluirá detectores de fluorescência, como os usados no olho de mosca de alta resolução, e detectores de cintilação, como os usados na AGASA.
"Esse experimento é único no sentido de que é a união de dois grupos científicos concorrentes: um grupo japonês e um grupo americano que realizaram dois experimentos separados por uma década e tiveram resultados incompatíveis", diz Sokolsky. "Certamente é incomum na história de empreendimentos científicos como esse que, em vez de se esforçarem para sempre, eles decidiram unir forças e construir um experimento para resolver as diferenças".
O olho de mosca de alta resolução e a AGASA chegaram ao fim de suas vidas úteis - são necessários instrumentos mais poderosos - e a operação do olho de mosca de alta resolução tornou-se difícil na sequência dos ataques terroristas de 11 de setembro de 2001 em Nova York e Washington. Dugway realiza pesquisas sobre defesa contra armas químicas e biológicas, e restrições mais rígidas impediram que os estudantes estrangeiros da universidade visitassem o local.
BLM: Survey Wildlife, use helicóptero para instalar alguns equipamentos
Ao emitir a licença, o BLM exigiu que a Universidade de Utah realizasse pesquisas e protegesse recursos culturais, plantas ameaçadas e ameaçadas de extinção e vida selvagem, como raposas, corujas e raptores, diz Sokolsky.
Os construtores do observatório usarão helicópteros - não veículos todo-o-terreno - para instalar os detectores de cintilação e "concordamos em mantê-los a pé ou a cavalo" em locais sem acesso à estrada, diz Sokolsky. Helicópteros serão usados se um grande problema surgir com um detector, mas isso é esperado para ser incomum. Os cientistas também precisam tirar fotos digitais quando visitam um site de detectores e monitorar quaisquer alterações ao longo do tempo.
Aqui está o status de vários componentes da matriz do telescópio:
* A construção do observatório começou em agosto de 2004 no primeiro dos três locais de detecção de fluorescência, localizado no topo de Black Rock Mesa, a cerca de 21 km ao sudoeste de Delta. O edifício está completo e muitos dos espelhos foram instalados. O detector de fluorescência Black Rock será concluído até o final deste verão.
* A construção do segundo detector de fluorescência começou em dezembro de 2005 em Long Ridge, 30 milhas a sudoeste de Delta. O edifício estará pronto até o final do verão e os espelhos serão instalados antes do inverno.
* Ao contrário dos detectores Black Rock Mesa e Long Ridge, que estão sendo construídos com fundos japoneses, o terceiro detector de fluorescência será construído pela Universidade de Utah usando a concessão da National Science Foundation. Batizado de Middle Drum, está localizado a 25 milhas a noroeste do Delta. A preparação do local deve começar em agosto, com um ou mais edifícios para manter os espelhos completos até dezembro, diz Sokolsky. Espelhos e outros equipamentos devem ser removidos do Olho da Mosca de Alta Resolução em Dugway, limpos e modificados em um armazém de Salt Lake City e depois transportados para o local do Middle Drum no próximo verão.
* A instalação central de laser - localizada equidistante dos três detectores de fluorescência - será construída a partir de agosto e deverá ser concluída dentro de um mês.
* A instalação dos detectores de cintilação em terra BLM está prevista para começar no final de julho ou no início de agosto, uma vez que a agência obtenha resultados das pesquisas de vida selvagem necessárias, diz Sokolsky. Os primeiros 200 detectores de cintilação já foram construídos e estão armazenados em um campo na Delta, parecendo "um campo gigante cheio de leitos hospitalares", acrescenta ele. Eles serão transportados de caminhão para áreas de preparação e, em seguida, levantados em posição por um helicóptero. Sokolsky diz que os 364 detectores de cintilação restantes serão instalados em dezembro.
* A universidade abriu o Centro de Raios Cósmicos do Condado de Millard, em Delta, usando US $ 150.000 em fundos estatais e privados para comprar e equipar um edifício. Os contadores de cintilação estão sendo montados lá e armazenados em um campo alugado adjacente, mas o centro abrigará exposições para educar o público sobre a pesquisa com raios cósmicos.
