Podobe znanja

Le nekaj na leto jih pride do Zemlje, a pomagajo razkrivati še neznane vidike vesolja

O kozmičnih delcih visokih energij s prejemnikom Zoisove nagrade prof. dr. Andrejem Filipčičem

Andrej Filipčič
prof. dr. Andrej Filipčič
foto: iz osebnega arhiva A. Filipčiča

Iz vesolja od vsepovsod prihajajo kozmični delci ekstremnih energij. Sicer jih je zelo malo, a njihova visoka energija kaže, da ne nastajajo v običajnih pogojih. Z namenom, da bi njihovim skrivnostim prišli na sled in tako razkrili nekaj novih ugank vesolja, je pred 20 leti nastala mednarodna kolaboracija Pierre Auger, v kateri zelo uspešno sodelujejo tudi slovenski znanstveniki.

Za svoje vrhunske dosežke pri raziskavah kozmičnih delcev ekstremnih energij so prof. dr. Andrej Filipčič, prof. dr. Samo Stanič in prof. dr. Marko Zavrtanik prejeli Zoisovo nagrado. Tokrat v Podobah znanja gostimo prof. dr. Andreja Filipčiča z Inštituta Jožef Stefan in Centra za astrofiziko in kozmologijo Univerze v Novi Gorici.

"Delci visokih energij posegajo v področje, ki nam je trenutno še neznano"

Kozmični delci so lahko zelo različnih energij, kar je v znatni meri odvisno od njihovega izvora, pa tudi poti, ki so jo že opravili, preden so prispeli do Zemlje. Za znanstvenike so najbolj zanimivi tisti z res visokimi energijami, saj je fizika tako ekstremnih energij še zelo slabo poznano področje.

"Najprej je čudno, da sploh obstajajo," pojasnjuje prof. dr. Andrej Filipčič. "Število delcev pri najvišjih energijah eksponentno pada. Takih, ki nas zanimajo, je le nekaj na leto. Takrat, ko smo observatorij Pierre Auger načrtovali, je bilo zelo malo znanega o teh delcih. Nismo vedeli, kakšne vrste so, od kod prihajajo in zakaj imajo tako visoke energije. "

Da bi sploh lahko zbrali dovolj podatkov o tako redkih obiskovalcih, se observatorij Pierre Auger razteza na 3 000 km² v Argentini. Sestavlja ga 1660 talnih detektorjev, napolnjenih z vodo, ki zaznavajo t. i. svetlobo Čerenkova in 27 teleskopov, ki merijo šibko fluorescentno svetlobo, ki jo delci oddajajo na poti skozi atmosfero.

Lov za sledmi v atmosferi

Ko visokoenergijski delci zadenejo atmosfero, interagirajo z atomi plinov v atmosferi in nastane plaz sekundarnih delcev, ki reagirajo naprej. Na poti proti tlom se plaz širi, njegova energija pa zmanjšuje. Večjo energijo kot ima delec, na širšem območju bodo detektorji zaznali plaz. Najbolj energetske delce z energijo okoli 10²⁰ eV lahko zazna tudi preko 30 detektorjev na območju velikem od 10 do 20 km.

Danes tako vemo, da večina delcev visokih energij prihaja iz drugih galaksij. A podrobnosti o njihovem izvoru in o tem, za kakšne vrste delcev  pravzaprav gre, ostajajo še odprte. A tudi obseravtorij Pierre Auger že nadgrajuje svoje detektorje ...

Vabljeni k poslušanju pogovora.