Pierre Auger Cosmic Ray Observatory

Internationaal observatorium op Argentijnse pampa dat sub-atomaire deeltjes detecteert.

Pierre Auger Cosmic Ray Observatory

Het Pierre Auger Cosmic Ray Observatory is een internationaal observatorium dat gemaakt is voor de detectie van ultrahoge energetische kosmische straling: subatomaire deeltjes. Dat zijn protonen of atoomkernen met een energie van boven 1020 eV, vergelijkbaar met de kinetische energie van een tennisbal met een snelheid van 80 km/u, maar dan samengebald in één enkele proton. Deze ultrahoge energetische kosmische deeltjes zijn de zeldzaamste deeltjes van het heelal. Als ze de aardse atmosfeer raken, produceren ze een ‘luchtdouche’ van miljarden secundaire deeltjes. Omdat de aardse atmosfeer zelden geraakt wordt door deze deeltjes – één per vierkante kilometer per eeuw - heeft het Auger Observatorium een detectiegebied van ruim 3.000 vierkante kilometer, ter grootte van Luxemburg, om de kans op waarneming van zo’n zeldzaam moment te maximaliseren.

Naam en bouw

Het observatorium, gelegen in de Argentijnse Pampa Amarilla (gele prairie) ten westen van Mendoza is genoemd naar de Franse natuurkundige Pierre Victor Auger. Het project werd in 1992 voorgesteld door Jim Cronin en Alan Watson. De eerste waarnemingen werden gedaan in 2004. De bouw, waarin 15 landen participeerden, werd in 2008 voltooid.

Astronauten

De ultrahoge energetische deeltjes werden voor het eerst waargenomen door astronauten die op de terugweg waren van de maan naar de aarde. Zij zagen mysterieuze zwevende lichtpuntjes in de cabine, zelfs met hun ogen dicht: een nieuw kosmologisch fenomeen.

Extreem hoge energie

Over kosmische straling met een lage tot gematigde energie weten we al redelijk veel, maar over straling met extreem hoge energieën weten we nog bijna niets. Het Auger Observatorium gebruikt twee methoden voor het waarnemen van hoogenergetische kosmische straling. Met 1600 watertanks detecteert men de interactie van de deeltjes met water. De ontwikkeling van de ‘luchtdouches’ volgt men door het observeren van ultraviolet licht hoog in de aardse atmosfeer.

Watertanks

De 1600 tanks die elk 12.000 liter water bevatten, staan op 1,5 kilometer afstand van elkaar. Binnenin zijn de tanks volledig duister maar ze lichten op als een ultrahoog energetisch deeltje de atmosfeer raakt en een luchtdouche veroorzaakt. Omdat de deeltjes zich met ongeveer de lichtsnelheid verplaatsen, veroorzaken zij een elektromagnetische schokgolf in de watertanks, die Cherenkov-licht produceert. Dat licht is voor het blote oog niet waarneembaar maar wel door de fotomultiplicatorbuizen die op de tanks zijn gemonteerd. Een grote luchtdouche kan soms in vijf of meer tanks een effect laten zien. Op basis daarvan kan bepaald worden hoeveel energie de primaire kosmische straling bevatte. Het traject van de straling kan bepaald worden door onderlinge verschillen tussen het licht in de tanks te vergelijken.

Ultraviolet licht

De geladen deeltjes in de luchtdouche reageren met atmosferisch stikstof, wat fluorescentie veroorzaakt; ultraviolet licht dat gemeten wordt door de optische detectors van het Auger Observatorium. Het berekenen van het traject en de helderheid van de luchtdouches gebeurt op deze manier. De optische fluorescentiedetectors kunnen de totale energie van een luchtdouche detecteren. Dat is moeilijker voor de watertankdetectors die maar een fractie van de energie van een luchtdouche kunnen meten. Beide methoden hebben voor- en nadelen. De fluorescentiedetectors die alles meten, werken alleen op heldere maanloze nachten; de watertankdetectors die maar een fractie meten, zijn altijd actief, ongeacht de weersomstandigheden.

Deelnemers

Aan het Pierre Auger Observatorium zijn meer dan 490 wetenschappers verbonden uit Argentinië, Australië, Bolivia, Brazilië, Kroatië, de Tsjechische Republiek, Frankrijk, Duitsland, Italië, Mexico, Nederland, Polen, Portugal, Slovenië, Spanje, het Verenigd Koninkrijk, de Verenigde Staten en Vietnam.

Postzegel

Op 14 juli 2007 gaf Argentinië 100.000 postzegels uit ter ere van het observatorium. De postzegel toont een watertankdetector en een gebouw waarin de fluorescentiedetectors staan. Met grote letters is schuin over deze afbeelding '1020 eV' geprint.

Links

Pierre Auger website