우주선 관측소

Cosmic-ray observatory
Shower detection.png

우주선 관측소는 우주선이라고 불리는 우주에서 나오는 고에너지 입자를 감지하기 위해 만들어진 과학적인 설치물이다. 여기에는 전형적으로 광자(고에너지 빛), 전자, 양성자 및 일부 더 무거운 핵뿐만 아니라 반물질 입자도 포함된다. 우주선의 약 90%는 양성자, 9%는 알파 입자, 나머지 ~1%는 다른 입자다.

일부 우주선 관측소도 높은 에너지 감마선과 X선을 찾지만,[1][2] 낮은 에너지 X선을 위한 월터 망원경처럼 우주선을 위한 광학체를 형성하는 이미지를 구축하는 것은 아직 불가능하다. 초고에너지 우주선(UHEC)은 추가 검출 문제를 제기한다. 우주 광선에 대해 배우는 한 가지 방법은 다른 탐지기를 사용하여 우주 광선 공기 샤워의 측면을 관찰하는 것이다.

감마선에 대한 탐지 방법:[3]

예를 들어, 가시광자 광자는 몇 eV의 에너지를 가질 수 있지만, 우주 감마선은 TeV(1,000,000,000,000,000 eV)를 초과할 수 있다.[3] 때때로 우주 감마선(사진)은 핵 우주선과 그룹화되지 않는다.[3]

역사

체렌코프 방사선(빛)은 원자로 중심부에서 빛을 발한다. 이에 비해, 이 카메라는 원자로에서 방출된 방사선의 물에서 이 효과로부터 푸른 빛을 포착했고, 우주선 관측소는 지구 대기의 우주선에서 나오는 이 방사선을 찾는다.

1952년 간단하고 대담한 실험으로 우주선이 대기를 통과하면서 생성되는 체렌코프 빛을 처음으로 관측할 수 있게 되어 새로운 천문학 분야를 탄생시켰다.[4] 최소한의 계기 비용(더스트빈, 전쟁 잉여 포물선 거울, 직경 5cm의 광전자 증배관)을 수반하는 [5]이 작업은 패트릭 블랙켓의 제안에 기초하여 궁극적으로 감마선 천문학에 대한 현재의 수십억 달러의 국제 투자를 이끌어냈다.

1958년에 발사된 익스플로러 1 위성은 우주선을 측정했다.[6] 아이오와 주립대학 우주레이 연구소의 조지 H. 루트비히가 설계한 안톤 314 전방향 가이거 뮐러 튜브는 우주선을 탐지했다. 그것은 30 MeV 이상의 에너지를 가진 양성자와 3 MeV 이상의 에너지를 가진 전자를 감지할 수 있었다. 대부분의 경우 기기가 포화 상태였습니다.[7]

때로는 계측기가 예상 우주선 카운트(초당 약 30 카운트)를 보고하기도 하지만 때로는 초당 특이하게 0 카운트를 나타내기도 한다. 아이오와 대학(밴 앨런 산하)은 초 당 0의 모든 보고가 남아메리카 상공의 고도 2,000 km(1,250 mile)에서 나온 것이며 500 km(310 mi)에서 통과하는 것은 우주 광선의 예상 수준을 나타낸다고 지적했다. 이것은 남대서양 변칙이라고 불린다. 나중에, 익스플로러 3 이후, 원래의 가이거 계수기는 지구의 자기장에 의해 우주에 갇힌 전하를 띤 입자 벨트에서 나오는 강한 방사선에 의해 압도되었다는 결론이 내려졌다. 이 충전된 입자 벨트는 현재 Van Allen 방사선 벨트로 알려져 있다.

우주 광선은 실아이 실험과 같은 20세기 후반에 우주 정거장 미르에서 연구되었다.[8] 이것은 우주비행사들이 우주에서 본 섬광과 우주선 시각 현상 사이의 관계를 연구했다.[8]

1993년 12월, 일본의 아케노 자이언트 에어 샤워 어레이(약칭 AGASA)는 관측된 에너지 우주선 사건 중 가장 높은 것 중 하나를 기록했다.[9]

2003년 10월 아르헨티나의 피에르 아우구르 천문대는 100번째 지표면 검출기에 대한 공사를 마치고 세계 최대의 우주선 배열이 되었다.[9] 입자가 물과 상호작용할 때 만들어지는 체렌코프 방사선을 관찰하는 것과 지구 대기에서 방출되는 자외선을 관찰하는 두 가지 다른 방법을 통해 우주선을 탐지한다.[9] 2018년, 오거프라임이라는 업그레이드의 설치는 천문대에 섬광과 전파 탐지기를 추가하기 시작했다.

2010년에는 확장된 AMANDA의 IceCube가 완성되었다. 아이스큐브는 투명한 얼음의 입방 킬로미터에서 체렌코프 빛을 측정한다. 매일 2억7500만 개의 우주선을 탐지할 것으로 추정된다.[9]

우주왕복선 엔데버호는 2011년 5월 16일 알파자성 분광계(AMS)를 국제우주정거장으로 운송하였다. AMS는 1년 남짓 만에 170억 개의 우주선 사건에 대한 데이터를 수집했다.[9]

관측소 및 실험

많은 우주 광선 연구 계획들이 있다. 여기에는 다음이 포함되지만 이에 국한되지는 않는다.

초고에너지 우주선

초고에너지 우주선 관측소:

참고 항목

참조

  1. ^ Wolter, H. (1952). "Glancing Incidence Mirror Systems as Imaging Optics for X-rays". Annalen der Physik. 10 (1–2): 94–114. Bibcode:1952AnP...445...94W. doi:10.1002/andp.19524450108.
  2. ^ Wolter, H. (1952). "Verallgemeinerte Schwarzschildsche Spiegelsysteme streifender Reflexion als Optiken für Röntgenstrahlen". Annalen der Physik. 10 (4–5): 286–295. Bibcode:1952AnP...445..286W. doi:10.1002/andp.19524450410.
  3. ^ a b c GSFC 감마선 망원경 & 검출기
  4. ^ "The discovery of air-Cherenkov radiation".
  5. ^ Galbraith, W.; Jelley, J.V. (1952). "Light Pulses from the Night Sky associated with Cosmic Rays". Nature. 171 (4347): 349–350. Bibcode:1953Natur.171..349G. doi:10.1038/171349a0.
  6. ^ "Explorer-I and Jupiter-C". Data Sheet. Department of Astronautics, National Air and Space Museum, Smithsonian Institution. Retrieved 2008-02-09.
  7. ^ "Cosmic-Ray Detector". NSSDC Master Catalog. NASA. Retrieved 2008-02-09.
  8. ^ a b Bidoli, V; Casolino, M; De Pascale, MP; Furano, G; Morselli, A; Narici, L; Picozza, P; Reali, E; Sparvoli, R; Galper, AM; Ozerov YuV, Popov AV; Vavilov, NR; Alexandrov, AP; Avdeev, SV; Yu, Baturin; Yu, Budarin; Padalko, G; Shabelnikov, VG; Barbellini, G; Bonvicini, W; Vacchi, A; Zampa, N; Bartalucci, S; Mazzenga, G; Ricci, M; Adriani, O; Spillantini, P; Boezio, M; Carlson, P; Fuglesang, C; Castellini, G; Sannita, WG (2000). "Study of cosmic rays and light flashes on board Space Station MIR: the SilEye experiment". Adv Space Res. 25 (10): 2075–9. Bibcode:2000AdSpR..25.2075B. doi:10.1016/s0273-1177(99)01017-0. PMID 11542859.
  9. ^ a b c d e "Cosmic rays CERN timelines". timeline.web.cern.ch. Archived from the original on 2017-09-15. Retrieved 2017-09-15.
  10. ^ "EAS". Yu.G. Shafer Institute of Cosmophysical Research and Aeronomy of Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences. Yu.G. Shafer Institute of Cosmophysical Research and Aeronomy of SB RAS. Retrieved 30 May 2021.

추가 읽기

외부 링크