Klávesové zkratky na tomto webu - základní­
Přeskočit hlavičku portálu


Obří past na kosmické záření má zrcadla i z Česka. Grygar exkluzivně pro Technet.cz

aktualizováno 
Jeden z nejznámějších českých popularizátorů vědy a astronom Jiří Grygar vám přináší další zajímavý sloupek, který se tentokrát zabývá gigantickou observatoří, na jejíž stavbě i práci se podílejí čeští vědci.

Odlitky plastových nádrží v montážní hale PAO, kde jsou vybaveny fotonásobiči, elektronikou, slunečním panelem a směrovou anténou. Po usazení v pampě jsou z cisterny naplněny 12 t superčisté vody | foto: Jiří Grygar, Technet.cz

Představte si obdélník o rozměrech 50 x 60 km, tedy o ploše 3000 km2 - přibližně takovou plochu má největší světová observatoř pro výzkum extrémně energetického kosmického záření v argentinské pampě na úpatí And, kterou od r. 1999 buduje sdružení vědeckých institucí ze 16 států světa, mezi nimiž je také Česká republika.

Situační mapa PAO. Puntíky vyznačují polohy pozemních detektorů, žluté obdélníky umístění stanic s šesticemi světelných komor pro fluorescenční (atmosférické) detektory. Jediná asfaltka je vyznačena červeně; vzdálenosti v kmPohled na řadu pozemních detektorů s roztečí 1,5 km napříč Žlutou pampou s Andami v pozadíCelkový pohled na stanici Coihueco, vybavenou českými zrcadly v 6 světelných komorách 



Myšlenka postavit tak gigantickou observatoř se zrodila počátkem 90. let minulého století v hlavách dvou význačných světových fyziků, které pojí dlouholeté přátelství - amerického nositele Nobelovy ceny za fyziku Jima Cronina (*1931) a jeho skotského kolegy Alana Watsona (*1939). Jim Cronin si vydobyl vědecké ostruhy svou prací u velkých urychlovačů částic a v současné době pracuje ve Fermiho ústavu University v Chicagu. Alan Watson působí na Univerzitě v Leedsu ve Velké Británii, kde se téměř celý život věnuje výzkumu kosmického záření pomocí pozemních detektorů. Jak běžel čas, dostával tak údaje o stále vyšších energiích některých elektricky nabitých částic, které přicházejí po křivolakých drahách z hlubin vesmíru.

Již v 60. letech minulého století se tak podařilo odhalit vzácné částice kosmického záření s energiemi milionkrát vyššími, než jakých lze docílit v obřích podzemních urychlovačích částic v chicagském Fermilabu nebo v ženevském CERNu. V r. 1991 pak nový typ atmosférických detektorů v Utahu změřil u jedné částice kosmického záření dosud rekordní energii, jež byla dokonce desetmilionkrát vyšší než ta, kterou patrně dosáhne urychlovač LHC v CERNu v r. 2008.

V českých šestiúhelníkových zrcadlech se zrcadlí 440 fotonásobičů v ohnisku světelné komoryNákres funkce pozemního detektoru s vodou, do něhož vletí částice sekundárního kosmického záření (červená šipka)Odlitky plastových nádrží v montážní hale PAO, kde jsou vybaveny fotonásobiči, elektronikou, slunečním panelem a směrovou anténou. Po usazení v pampě jsou z cisterny naplněny 12 t superčisté vody 


Přitom podzemní kruhové urychlovače částic stojí až miliardy euro a k jejich provozu je zapotřebí mimořádně zkušených vědců a inženýrů. Znamená to snad, že v dalekém vesmíru pracují daleko lepší odborníci, kteří dostávají od svých vlád podstatně více peněz? K vyřešení této záhady má přispět projekt, který sice také není zadarmo, ale jenž se podařilo finacovat z iniciativy obou "duchovních otců" díky široké mezinárodní spolupráci bezmála 400 odborníků ze 17 států Evropy, obou Amerik a Austrálie. Celkové náklady necelých 50 milionů dolarů řadí tento unikátní vědecký experiment spíše mezi ty levnější - uvažme, že vypuštění kterékoliv relativně malé umělé družice Země s vědeckými přístroji na palubě stojí minimálně 200 milionů dolarů.

Řídící centrum PAO v Malargue. Anténní stožár slouží pro příjem dat ze všech detektorů v pampěNaše klíče od stanice Coihueco v nadmořské výšce 1750 m těsně na úpatí And 

 

Extrémně urychlené částice kosmického záření dostáváme totiž zdarma. Veškeré náklady se proto omezují na sestrojení dostatečně výkonné pozemní pasti, což ovšem představuje monumentální technický problém, protože předchozí aparatury ukázaly, že částice s rekordní energií zasáhnou plochu 100 km2 na Zemi v průměru jednou za 100 roků! To je důvod, proč bylo zapotřebí pokrýt detektory plochu alespoň třicetkrát větší, což znamená, že pak dostaneme zásah v průměru pětkrát měsíčně. Pro přesnější výpočet energie částice kosmického záření je plocha pokrytá pozemními detektory navíc osazena celkem 24 světelnými astronomickými komorami, které dokáží zaznamenat průlet kosmického záření zemskou atmosférou.

Zásluhou francouzského fyzika Pierra Augera (1899-1993) víme totiž již od r. 1938, že energetické částice kosmického záření se v zemské atmosféře vinou srážek s atomovými jádry dusíku a kyslíku drobí na sekundární částice, které vytvářejí rozšiřující se spršku sekundárních částic. Sprška při dalším drobení v atmosféře světélkuje ve fialové a modré části optického spektra, a právě toto světélkování (fluorescenci) dokáží zachytit světelné astronomické komory ve výškách 20 - 10 km nad zemí. Ve chvíli, kdy sekundární sprška dospěje k zemi, už ale nesvítí, ale zato je rozdrobena až na miliardy "odrobinek", které zasáhnou plochu i několika desítek km2 a lze je zaznamenat díky speciálním pozemním detektorům.

Observatoř Pierra Augera v Argentině se začala budovat koncem 90. let ve Žluté pampě přibližně na 35º j. šířky a 70º z. délky v nadmořské výšce 1450 m. Každý pozemní detektor je tvořen plastovou nádobou, která pojme 12 t destilované a demineralizované vody, dále třemi fotonásobiči, které zaznamenávají průlet sekundárních "odrobinek" nádobou, slunečním panelem pro napájení elektřinou a směrovou mikrovlnnou anténou pro předávání dat do centrálního počítače v městečku Malargue v provincii Mendoza. Z plánovaného počtu 1600 detektorů s roztečí 1,5 km od sebe jich v současné době pracují už 2/3 a pozemní část observatoře bude v plném provozu počátkem r. 2008.

Výřez panelu ve vstupní hale observatoře, kde je dobře patrné logo observatoře a vlajky členských státůÚčastníci pracovní porady na PAO v Malargue. Porady se konají dvakrát ročně"Duchovní otcové" projektu Alan Watson (vlevo) a Jim Cronin při inauguraci observatoře PAO

Souběžně se na stranách pomyslného "obdélníka" budují astronomické komory, sdružené do čtyř stanic po šesti komorách. Jejich optické osy míří do různých směrů a do úhlové výšky 15º nad obzor. Zorné pole každé z nich představuje čtverec o úhlové délce strany 30º, takže každá stanice souvisle kryje pás při obzoru o úhlové délce 180º. Jde tedy o malý technický zázrak, protože tak širokoúhlé obří komory nebyly ještě nikdy předtím vyrobeny. Hlavní zrcadlo každé komory má totiž rozměry 3,6 x 3,6 m a skládá se ze zhruba 60 přesně zjustovaných "dlaždic" buď čtvercového nebo šestiúhelníkového průřezu. V současné době už fungují 3/4 z celkového počtu 24 komor. Zrcadla pro tucet z nich byla vyrobena ve Společné laboratoři optiky Fyzikálního ústavu AV ČR a Palackého univerzity v Olomouci.


Předseda AV ČR V. Pačes (vpravo) na stanici Coihueco s vedoucím sekce fluorescenčních detektorů PAO Janem Řídkým z Fyzikálního ústavu AV ČRVlajky účastnických států před řídícím centrem PAO při slavnostní inauguraci observatoře v listopaduSkleněná plastika s názvy účastnických zemí, odhalená v Malargue v úvodu slavnostní inaugurace PAO 


Až dosud získala observatoř Pierra Augera během tří let více údajů o extrémně energetickém kosmickém záření než všechny předešlé observatoře za uplynulé půlstoletí dohromady. Naši odborníci z Fyzikálního ústavu AV ČR v Praze i ze zmíněné Společné laboratoře jakož i z matematicko-fyzikální fakulty UK se podílejí na řízení observatoře v pampě, ale také na zpracování obrovského množství pozorovacích údajů a zejména na co nejpřesnější kalibraci dat, protože na tom závisí vypočítaná energie těchto tajemných částic, s nimiž si současná fyzika a astronomie stále ještě neví rady. Nevíme totiž, z jaké vzdálenosti a z jakých astronomických objektů tyto částice přilétají a hlavně, jak vůbec nabyly svých rekordních energií. Lze však čekat, že ze záplavy údajů se v průběhu několika příštích let správné odpovědi nakonec vyloupnou.

RNDr. Jiří Grygar, CSc.O autorovi:

RNDr. Jiří Grygar, CSc.

narodil 17. března 1936 v polské obci Dziewietlice (dříve německý Pruský Jindřichov).

Začínal na Masarykově univerzitě v Brně výzkumem meteorů a po příchodu do Astronomického ústavu ČSAV v Ondřejově se začal zabývat studiem těsných dvojhvězd a nov. Poté přešel do Fyzikálního ústavu AV ČR, kde se nyní věnuje astrofyzice vysokých energií.

Je členem Mezinárodní astronomické unie, zakládajícím členem Evropské astronomické společnosti, čestným předsedou České astronomické společnosti a od r. 2004 předsedou Učené společnosti ČR. V r. 1996 obdržel cenu Kalinga, kterou uděluje UNESCO za popularizaci vědy. Je po něm pojmenována planetka č. 3336.

Autor:




Hlavní zprávy

Další z rubriky

Sojuz T-13 na oběžné dráze Země letí vstříc nevyzpytatelné stanici Saljut-7....
Zabít je mohl každý krok. Měli se spojit s „mrtvou“ stanicí Saljut 7

Nikdo před nimi nic takového ve vesmíru nevyzkoušel. Dva ruští kosmonauti se musí spojit s neovladatelnou mlčící stanicí Saljut 7. Nikdo přesně neví, co se...  celý článek

Sputnik 1 byl první člověkem vytvořený objekt ve vesmíru. Družici tvořila koule...
Rusům se nejprve nechtělo rakety „svazovat“, ale byla to cesta vpřed

Z dnešního pohledu se to může zdát těžko uvěřitelné, ale myšlenka na vícestupňovou raketu se neprosazovala jednoduše. Řada odborníků k ní byla skeptická, čísla...  celý článek

Sputnik 1 byl do vesmíru vynesen raketou R-7 Semyorka z vojenské oblasti...
Zajali jsme špatné Němce! Co se stalo, když Sověti vypustili Sputnik

Závod o vypuštění první družice dospěl do finále. Sovětům se podařilo díky osekání programu připravit ke startu před Američany. Když přišel okamžik startu,...  celý článek

Najdete na iDNES.cz



mobilní verze
© 1999–2017 MAFRA, a. s., a dodavatelé Profimedia, Reuters, ČTK, AP. Jakékoliv užití obsahu včetně převzetí, šíření či dalšího zpřístupňování článků a fotografií je bez souhlasu MAFRA, a. s., zakázáno. Provozovatelem serveru iDNES.cz je MAFRA, a. s., se sídlem
Karla Engliše 519/11, 150 00 Praha 5, IČ: 45313351, zapsaná v obchodním rejstříku vedeném Městským soudem v Praze, oddíl B, vložka 1328. Vydavatelství MAFRA, a. s., je členem koncernu AGROFERT.