Scientia

Africa este gazda unuia dintre cele mai performante experimente care măsoară fotoni de energie foarte înaltă care provin din Univers, anume experimentul HESS. HESS  poartă numele celui care a descoperit acum aproape 100 de ani razele cosmice.

Este vorba despre fizicianul austriac Victor Franz Hess, laureat în 1936 al premiului Nobel pentru această descoperire. Detectorul HESS (High Energy Stereoscopic System) continuă tradiţia explorării mesagerilor cosmici, adică a particulelor de lumină denumite fotoni. În cadrul colaborării HESS participă 180 de cercetători din 28 de laboratoare din 12 ţări. Experimentul propriu-zis este situat în Namibia, în sud-vestul Africii, într-o zonă (Khomas Highland) situată la o altitudine de circa 1800 de metri. A fost aleasă această zonă deoarece este extrem de curată din punct de vedere atmosferic.

HESS reprezintă un sistem de patru telescoape (Imaging Atmospheric Cherenkov Telescopes) care măsoară semnalele produse în atmosfera terestră de fotonii care vin din spaţiu cu energii foarte mari, între 100 GeV şi 100 TeV. Aceşti fotoni au, de multe ori, energii mai mari decât cele produse la acceleratorul LHC de la Geneva. Interacţionând cu atmosfera, ei generează cascade de particule care străbat atmosfera şi ajung până la telescopul HESS, unde sunt măsurate. În felul acesta, cercetătorii de la HESS reuşesc să identifice şi să măsoare caracteristicile fotonilor primari care au produs aceste cascade. HESS reprezintă unul dintre experimentele terestre (alţi detectori sunt poziţionaţi pe sateliţi) cele mai performante în domeniu.

Cele patru telescoape ale lui HESS, fiecare cu un diametru de circa 12 metri, captează, cu ajutorul unor camere electronice foarte sensibile şi rapide, parte din cascada care rezultă din interacţiunea fotonilor de energie foarte mare în atmosferă.

Radare în cadrul experimentului HESS (Africa)
credit: mpi-hd.mpg.de

De când a intrat în funcţiune, în 2004, HESS a măsurat circa 53 dintre cele 84 surse de fotoni (raze gama) de mare energie cunoscute în prezent.

De unde provin însă aceşti fotoni cu energii atât de mari? Răspunsul banal este: din acceleratoarele cosmice. Ce sunt însă aceste acceleratoare cosmice? La ora actuală, se consideră că fotoni cu energii uriaşe pot fi generaţi de către supernove, pulsari (stele neutronice în rotaţie rapidă), stele binare, găuri negre din centrul galaxiilor active sau chiar şi procese care ar putea avea originea în momentul Big Bangului. Tocmai pentru a înţelege mai bine originea lor este necesară o măsurătoare din ce în ce mai precisă şi cu un număr de surse din ce în ce mai mare.

La ora actuală este în construcţie, în Franţa,  un al cincilea telescop, cu diametrul de 28 metri, care va reprezenta un adevărat ochi de vultur pentru HESS-II, cum se va numi experimentul din momentul în care acest nou telescop va intra în funcţiune,  în cursul anului 2011.

HESS-II va fi mai performant (rezoluţia spaţială) şi va efectua măsurători de surse de fotoni cu energii într-un interval mai extins, permiţând punerea la punct a unei hărţi a acestora în Univers. În felul acesta, parte din misterele Universului vor putea fi înţelese, iar altele îşi vor face cu siguranţă apariţia.

Articol scris de  Cătălina Oana Curceanu şi Adrian Buzatu, doctorand în fizica particulelor elementare la Universitatea McGill, Montreal.