După 12 ani de studii, rezultatele proiectului de cercetare derulat la Observatorul Pierre Auger, situat în Argentina, arată că razele cosmice cu energii extrem de mari provin din exteriorul galaxiei noastre şi iau naştere în procese ce deocamdată nu sunt cunoscute.


În fiecare secundă Terra este bombardată de raze cosmice care provin din Univers. Razele cosmice provin din procesele fizice ce au loc în Soare, în alte stele sau în  locuri îndepărtate, în procese misterioase pe care încă nu le cunoaştem pe deplin. Mare parte din razele cosmice sunt alcătuite din protoni, electroni sau alte nuclee, precum cele de heliu.

Există inclusiv experimente desfăşurate pe sateliţi, în spaţiu, care caută chiar şi antimaterie în razele cosmice. Au fost astfel descoperiţi pozitroni (antiparticula electronului), a căror origine este încă studiată, deoarece se bănuia că ar putea avea legătură cu materia întunecată.

De la primele măsurători ale razelor cosmice acum mai bine de 100 de ani până la descoperirea antielectronului (pozitronului), într-un experiment efectuat cu ajutorul razelor cosmice, a trecut mult timp. Totuşi, originea razelor cosmice, în special a celora care au energii extrem de mari, este încă necunoscută. Particule cu energii de mii de miliarde de miliarde de miliarde (da, aţi citit bine!) de electronvolţi (1 eV este energia cinetică căpătată de un electron accelerat la o diferenţă de potenţial de 1 V) au fost deja măsurate, chiar dacă nu sunt multe particulele de acest gen; nu se ştia însă, până recent, de unde provin, chiar dacă se bănuia că acestea ajung la noi din exteriorul galaxiei.

În 1991 a fost astfel măsurată o particulă pe care cercetătorii au numit-o “Oh-my-God”, ceea ce demonstrează că această particulă i-a uimit pe cercetători, având o energie mult mai mare decât orice particulă pe care a o accelerăm în acceleratoarele noastre, pe Terra. De exemplu protonii de la marele accelerator de la Geneva, LHC, par nişte melci faţă de razele cosmice cu energii extreme. Universul este deci cel mai puternic accelerator de particule.

Pentru a studia aceste raze cosmice cu energii extreme a fost construit un mare detector dedicat în Argentina, care se numeşte Observatorul Pierre Auger, ce conţine 1600 de detectoare de particule distribuite într-o reţea hexagonală pe o suprafaţă de 3000 kilometri pătraţi. Pe lângă aceste detectoare au fost instalate şi telescoape capabile să vadă fluorescenţa în timpul nopţii generată de trecerea prin atmosferă a particulelor de energii extreme. Cele 1600 de detectoare măsoară particulele secundare rezultate din interacţiunile în atmosferă cu nucleele atomilor ale razelor cosmice primare. Dacă energia acestora este foarte mare pot rezulta multe particule secundare, cascada la care dau naştere extinzându-se pe suprafeţe foarte mari la nivelul solului. Din proiectul de cercetare Auger fac parte 18 institute de cercetare, reprezentate de 400 de cercetători care lucrează împreună atât la instalarea şi menţinerea detectoarelor şi a telescoapelor, cât şi la analiza datelor.

Studiul razelor cosmice de energii extreme este însă foarte dificil, deoarece acestea sunt foarte rare: cam o particulă pe kilometru pătrat pe secol!

Iată însă că cercetătorii colaborării Auger, după 12 ani de măsurători, au reuşit să rezolve parte din enigma acestor raze cosmice şi au publicat descoperirile realizate într-un studiu  detaliat într-un articol în prestigioasa revista Science.

Astfel cercetătorii de la Auger au reuşit să determine, ţinând cont de timpul de sosire al semnalelor la diversele detectoare de particule şi folosind tehnici asemănătoare cu GPS-ul, direcţia din care sosesc razele cosmice cu energii foarte mari. S-a constatat că aceste raze cosmice provin dintr-o direcţie privilegiată, din afara galaxiei noastre. S-a reuşit localizarea regiunii din care provin, însă sursa şi procesele ce stau la baza generării acestora rămâne un mister.

Studiul razelor cosmice ne va ajuta să înţelegem mai bine Universul, istoria şi evoluţia acestuia, dar şi găurile negre, care ar putea accelera particule la energii foarte mari, precum cele măsurate de către proiectul de cercetare de la Observatorul Pierre Auger.