Die auf Ballons basierende Erforschung kosmischer Teilchen, die vor über einem Jahrhundert begann, wird im nächsten Jahr einen großen Schub bekommen – bis hinauf in eine niedrige Erdumlaufbahn, wenn die kosmische Strahlungsenergie und Masse der NASA ( CREME ) wird zur Raumstation geschickt und wird so (bist du bereit dafür?)ISS-CREME, die speziell entwickelt wurde, um superhochenergetische kosmische Strahlung zu erkennen und Wissenschaftlern zu helfen, ihre mysteriöse(n) Quelle(n) zu bestimmen.
„Die Antwort ist eine, auf die die Welt seit 100 Jahren gewartet hat“, sagte Programmwissenschaftler Vernon Jones.
Lesen Sie unten mehr über dieses „coole“ Experiment:
Cosmic Ray Energetics and Mass (CREAM) wird das erste Instrument für kosmische Strahlung sein, das entwickelt wurde, um in solch höheren Energiebereichen und über einen so langen Zeitraum im Weltraum zu detektieren. Wissenschaftler hoffen, herauszufinden, ob die kosmische Strahlung durch eine einzige Ursache beschleunigt wird, von der angenommen wird, dass es sich um Supernovae handelt. Die neue Forschung könnte auch feststellen, warum bei sehr hohen Energien weniger kosmische Strahlung nachgewiesen wird, als theoretisch angenommen wird.
„Kosmische Strahlung sind energiereiche Teilchen aus dem Weltraum“, sagte Eun-Suk Seo, Hauptforscherin der CREAM-Studie. „Sie liefern eine direkte Probe von Materie von außerhalb des Sonnensystems. Messungen haben gezeigt, dass diese Teilchen Energien von bis zu 100.000 Billionen Elektronenvolt haben können. Dies ist eine enorme Energie, die weit über jede Energie hinausgeht, die mit künstlichen Beschleunigern erzeugt werden kann, sogar dem Large Hadron Collider am CERN.“
Die Forscher planen auch, den Rückgang der Detektion kosmischer Strahlung zu untersuchen, der als spektrales „Knie“ bezeichnet wird und bei etwa tausend Billionen Elektronenvolt (eV) auftritt, was etwa 2 Milliarden Mal stärker ist als die Emissionen bei einem medizinischen Nuklear-Bildgebungsscan. Was auch immer kosmische Strahlung verursacht oder sie bei ihrer Bewegung durch die Galaxie filtert, nimmt der Bevölkerung ab 1.000 Billionen Elektronenvolt einen Bissen ab. Darüber hinaus reicht das Spektrum der kosmischen Strahlung viel weiter als das, was Supernovae angeblich produzieren können.
Ein Langzeitballon mit CREAM bereitet den Start von einem Ort in der Nähe der McMurdo-Station (NASA) vor.
Um diese Fragen anzugehen, plant die NASA, CREAM an Bord der Raumstation zu platzieren und zu ISS-CREAM zu werden. Das Instrument ist insgesamt 161 Tage lang sechsmal auf Langzeitballons geflogen, die den Südpol umkreisen, wo die Magnetfeldlinien der Erde im Wesentlichen vertikal verlaufen.
Die Idee, dass energiereiche Teilchen aus dem Weltraum kommen, war 1911 unbekannt, als Viktor Hess , der Nobelpreisträger für Physik von 1936, dem die Entdeckung der kosmischen Strahlung zugeschrieben wurde, erhob sich in die Luft, um das Rätsel zu lösen, warum Materialien mit der Höhe stärker elektrifiziert wurden, ein Effekt, der als Ionisierung bezeichnet wird. Die Erwartung war, dass die Ionisation schwächer wird, je weiter man sich von der Erde entfernt. Hess entwickelte empfindliche Instrumente und brachte sie bis zu 5,3 Kilometern hoch und stellte fest, dass sich die Ionisation mit der Höhe, Tag und Nacht, bis auf das Vierfache erhöhte.
Ein besseres Verständnis der kosmischen Strahlung wird den Wissenschaftlern helfen, die Arbeit abzuschließen, die begonnen hatte, als Hess unerwartet eine irdische Frage in ein stellares Rätsel verwandelte. Die Beantwortung dieses Rätsels wird uns helfen, eine verborgene, grundlegende Facette des Aufbaus und der Funktionsweise unserer Galaxie und vielleicht des Universums zu verstehen.
Das Phänomen erhielt bald einen populären, aber verwirrenden Namen, kosmische Strahlung, aufgrund einer falschen Theorie, dass es sich um Röntgenstrahlen oder Gammastrahlen handelte, die wie Licht elektromagnetische Strahlung sind. Stattdessen sind kosmische Strahlung schnelle, hochenergetische Materieteilchen.
Als Teilchen kann kosmische Strahlung nicht wie Licht in einem Teleskop fokussiert werden. Stattdessen erkennen Forscher kosmische Strahlung durch das Licht und die elektrischen Ladungen, die beim Aufprall der Teilchen auf Materie entstehen. Anschließend identifizieren die Wissenschaftler mit Detektivarbeit das ursprüngliche Teilchen durch direkte Messung seiner elektrischen Ladung und seine Energiebestimmung aus der Lawine von Trümmerteilchen, die ihre eigenen überlappenden Spuren erzeugen.
CREAM-Schema
CREAM führt diese Spurenarbeit mit einem Ionisationskalorimeter durch, das entwickelt wurde, um kosmische Strahlen ihre Energie abzugeben. Schichten aus Kohlenstoff, Wolfram und anderen Materialien weisen bekannte nukleare „Querschnitte“ innerhalb des Stapels auf. Elektrische und optische Detektoren messen die Intensität von Ereignissen, wenn kosmische Teilchen, von Wasserstoff bis Eisen, durch das Instrument krachen.
Obwohl CREAM-Ballonflüge große Höhen erreichten, blieb oben genug Atmosphäre, um die Messungen zu stören. Der Plan, das Instrument an der Außenseite der Raumstation zu montieren, wird es in einer Höhe von 400 Kilometern über den undeutlichen Auswirkungen der Atmosphäre platzieren.
„Auf was können wir jetzt unsere Hoffnungen setzen, die vielen noch existierenden Rätsel um die Entstehung und Zusammensetzung der kosmischen Strahlung zu lösen?“
– Victor F. Hess, Nobelvortrag, Dez. 1936
Quelle: NASA
