Observatorium sinar kosmik adalah instalasi ilmiah yang dibangun untuk mendeteksi partikel berenergi tinggi yang berasal dari luar angkasa yang disebut sinar kosmik. Partikel berenergi tinggi yang dimaksud biasanya mencakup foton (cahaya berenergi tinggi), elektron, proton, dan beberapa inti yang lebih berat, serta partikel antimateri. Sekitar 90% sinar kosmik adalah proton, 9% adalah partikel alfa, dan sisanya ~1% adalah partikel lain.
Belum memungkinkan untuk membangun optik pembentuk citra untuk sinar kosmik, seperti halnya teleskop Wolter untuk sinar-X berenergi rendah, [1] [2] meskipun beberapa observatorium sinar kosmik juga mencari sinar gamma dan sinar-X berenergi tinggi. Sinar kosmik berenergi sangat tinggi (UHECR) menimbulkan masalah pendeteksian lebih lanjut. Salah satu cara mempelajari tentang sinar kosmik adalah dengan menggunakan detektor yang berbeda untuk mengamati aspek-aspek dari pancaran udara sinar kosmik.
Metode deteksi sinar gamma: [3]
- Detektor sintilasi
- Detektor keadaan padat
- hamburan Compton
- Sepasang teleskop
- Detektor Cherenkov udara
Contoh, foton cahaya tampak mungkin memiliki energi beberapa eV, sinar gamma kosmik dapat melebihi satu TeV (1.000.000.000.000 eV). Terkadang sinar gamma kosmik (foton) tidak bersama dengan sinar kosmik inti. [3]
Sejarah
sunting
“Pada tahun 1952, sebuah percobaan sederhana dan berani memungkinkan pengamatan pertama cahaya Cherenkov yang dihasilkan oleh sinar kosmik yang melewati atmosfer, melahirkan bidang astronomi baru”. [4] Karya ini, [5] melibatkan biaya instrumen minimal (sebuah tong sampah, sebuah cermin parabola bekas perang, dan 5 tabung fotomultiplier berdiameter cm), dan berdasarkan saran dari Patrick Blackett, pada akhirnya mengarah pada investasi internasional bernilai miliaran dolar saat ini dalam astronomi sinar gamma.
Satelit Explorer 1 yang diluncurkan pada tahun 1958 kemudian mengukur sinar kosmik. [6] Tabung Geiger-Müller omnidirectional Anton 314, yang dirancang oleh George H. Ludwig dari Laboratorium Sinar Kosmik Universitas Negeri Iowa, mendeteksi sinar kosmik. Ia dapat mendeteksi proton dengan energi lebih dari 30 MeV dan elektron dengan energi lebih dari 3 MeV. Sering kali instrumen tersebut jenuh oleh deteksi. [7]
Terkadang instrumen tersebut melaporkan jumlah sinar kosmik yang diharapkan (sekitar tiga puluh hitungan per detik), tetapi terkadang menunjukkan angka nol hitungan per detik yang aneh. Universitas Iowa (di bawah Van Allen) mencatat bahwa semua laporan nol hitungan per detik berasal dari ketinggian 2.000+ km (1.250+ mil) di atas Amerika Selatan, sementara lintasan pada 500 km (310 mi) akan menunjukkan tingkat sinar kosmik yang diharapkan. Ini disebut Anomali Atlantik Selatan. Kemudian, setelah Explorer 3, disimpulkan bahwa penghitung Geiger asli telah kewalahan ("jenuh") oleh radiasi kuat yang berasal dari sabuk partikel bermuatan yang terperangkap di ruang angkasa oleh medan magnet Bumi. Sabuk partikel bermuatan ini sekarang dikenal sebagai sabuk radiasi Van Allen.
Sinar kosmik dipelajari di stasiun ruang angkasa Mir pada akhir abad ke-20, seperti dengan percobaan SilEye. [8] Percobaan ini mempelajari hubungan antara kilatan yang dilihat oleh astronot di ruang angkasa dan sinar kosmik, yang disebut dengan fenomena visual sinar kosmik. [8]
Pada bulan Desember 1993, Akeno Giant Air Shower Array di Jepang (disingkat AGASA) mencatat salah satu peristiwa sinar kosmik berenergi tertinggi yang pernah diamati. [9]
Pada Oktober 2003, Observatorium Pierre Auger di Argentina menyelesaikan pembangunan detektor permukaan ke-100 dan menjadi susunan larik observatorium sinar kosmik terbesar di dunia. [9] Observatorium ini mendeteksi sinar kosmik melalui penggunaan dua metode berbeda: mengamati radiasi Cherenkov yang dihasilkan ketika partikel berinteraksi dengan air, dan mengamati cahaya ultraviolet yang dipancarkan di atmosfer Bumi. [9] Pada tahun 2018, proyek instalasi peningkatan yang disebut AugerPrime telah dimulai dengan menambahkan detektor sintilasi dan radio ke Observatorium.
Pada tahun 2010, versi yang diperluas dari AMANDA yang bernama IceCube diselesaikan. IceCube mengukur cahaya Cherenkov dalam satu kilometer kubik es transparan. Diperkirakan mendeteksi 275 juta sinar kosmik setiap hari. [9]
Pesawat ulang-alik Endeavor mengangkut Spektrometer Alphamagnetik (AMS) ke Stasiun Luar Angkasa Internasional pada tanggal 16 Mei 2011. Dalam waktu lebih dari satu tahun beroperasi, AMS mengumpulkan data tentang 17 miliar peristiwa sinar kosmik. [9]
Observatorium dan eksperimen
suntingTerdapat sejumlah inisiatif penelitian sinar kosmik. Inisiatif-inisiatif ini meliputi, tetapi tidak terbatas pada:
- Berbasis darat
- Observatorium ALBORZ
- ERGO
- CHICOS
- GAMMA
- KASCADE -(Grande) – KArlsruhe Shower Core and Array DEtector (dan ekstensinya yang disebut 'Grande')
- Observatorium Besar Pancaran Udara Ketinggian Tinggi
- LOPES – Stasiun PrototypE LOFAR adalah perpanjangan radio dari KASCADE.
- TAIGA – Instrumen Canggih Tunka untuk fisika sinar kosmik dan Astronomi Gamma
- HAWC (High Altitude Water Cherenkov)
- Sistem Stereoskopik Energi Tinggi
- HiRes
- MAGIC (teleskop)
- MARIACHI
- Observatorium Pierre Auger
- Proyek GRAND
- SWGO
- Proyek Larik Teleskop
- WALTA (Washington Large Area Time Coincidence Array)
- IceTop
- TACTIC
- VERITAS
- Teleskop Eksperimen Cerenkov Atmosfer Utama (MACE)
- Berbasis satelit
- Dibawa dengan balon
- BESS (Percobaan Balon Udara dengan Spektrometer Superkonduktor)
- ATIC (Advanced Thin Ionization Calorimeter)
- TRACER (detektor sinar kosmik)
- Eksperimen BOOMERanG
- TIGER [1] Diarsipkan 2012-05-03 di Wayback Machine.
- Cosmic Ray Energetics and Mass (CREAM)
- AESOP (Anti-Electron Sub-Orbital Payload)
- Spektrometer antipartikel umum (GAPS)
Sinar kosmik berenergi sangat tinggi
suntingObservatorium untuk sinar kosmik berenergi sangat tinggi :
- MARIACHI – Perangkat Gabungan untuk Investigasi Radar Sinar Kosmik dengan Ionisasi Tinggi yang berlokasi di Long Island, AS.
- GRAPES-3 (Gamma Ray Astronomy PeV EnergieS 3rd establishment) adalah proyek studi sinar kosmik dengan susunan larik detektor pancaran udara dan detektor muon area luas di Ooty, India selatan.
- AGASA – Susunan Pancaran Udara Raksasa Akeno di Jepang
- HiRes
- Susunan Larik Pancaran Udara Luas Yakutsk [10]
- Observatorium Pierre Auger
- Ekstreme Universe Space Observatory
- Proyek Larik Teleskop
- Antarctic Impulse Transient Antenna (ANITA) mendeteksi neutrino kosmik berenergi sangat tinggi yang diyakini disebabkan oleh sinar kosmik berenergi sangat tinggi.
- Proyek COSMICi di Florida A&M University sedang mengembangkan teknologi untuk jaringan detektor berbiaya rendah yang terdistribusi untuk pancaran UHECR bekerja sama dengan MARIACHI.
Lihat pula
sunting- CREDO
- Sinar kosmik ekstragalaksi
- Teleskop sinar gamma
- Astronomi sinar gamma dan astronomi sinar-X
- Sistem Sinar Kosmik (instrumen pada Voyager)
Referensi
sunting- ^ 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.
- ^ 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.
- ^ a b GSFC Gamma-Ray Telescopes & Detectors
- ^ "The discovery of air-Cherenkov radiation". 18 July 2012.
- ^ 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.
- ^ "Explorer-I and Jupiter-C". Data Sheet. Department of Astronautics, National Air and Space Museum, Smithsonian Institution. Diakses tanggal 2008-02-09.
- ^ "Cosmic-Ray Detector". NSSDC Master Catalog. NASA. Diakses tanggal 2008-02-09.
- ^ a b Bidoli, V; Casolino, M; De Pascale, MP; Furano, G; Morselli, A; Narici, L; Picozza, P; Reali, E; Sparvoli, R (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.
- ^ a b c d e "Cosmic rays | CERN timelines". timeline.web.cern.ch (dalam bahasa Inggris). Diarsipkan dari asli tanggal 2017-09-15. Diakses tanggal 2017-09-15.
- ^ 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.
Bacaan lebih lanjut
sunting- The Pierre Auger Collaboration (2007). "Correlation of the Highest-Energy Cosmic Rays with Nearby Extragalactic Objects". Science. 318 (5852): 938–943. arXiv:0711.2256. Bibcode:2007Sci...318..938P. doi:10.1126/science.1151124. PMID 17991855.
- Clay, Roger; Dawson, Bruce (1997). Cosmic Bullets: High Energy Particles in Astrophysics. Cambridge, MA: Perseus Books. ISBN 978-0-7382-0139-9. → A good introduction to ultra-high energy cosmic rays.
- Elbert, Jerome W.; Sommers, Paul (1995). "In search of a source for the 320 EeV Fly's Eye cosmic ray". The Astrophysical Journal. 441: 151–161. arXiv:astro-ph/9410069. Bibcode:1995ApJ...441..151E. doi:10.1086/175345.
- Seife, Charles (2000). "Fly's Eye Spies Highs in Cosmic Rays' Demise". Science. 288 (5469): 1147. doi:10.1126/science.288.5469.1147a.
Pranala luar
sunting- "Strange Instrument Built To Solve Mystery Of Cosmic Rays", April 1932, Popular Science
- The Highest Energy Particle Ever Recorded The details of the event from the official site of the Fly's Eye detector.
- John Walker's lively analysis of the 1991 event, published in 1994
- Origin of energetic space particles pinpointed, by Mark Peplow for [email protected], published January 13, 2005.
- List of cosmic ray detectors (archived 30 December 2012)
