Triển khai xây dựng đài thiên văn tia vũ trụ lớn nhất thế giới

Việc xây dựng đài thiên văn tia vũ trụ lớn nhất thế giới đã bắt đầu triển khai tại Thung lũng Tunka nằm gần Hồ Baikal ở Siberia, nước Nga. Những nguyên mẫu đầu tiên cho Đài khảo sát Nguồn gốc Tia Vũ trụ Trăm Kilomet vuông (HiSCORE) trị giá 46 triệu đô la Mĩ đã được lắp đặt và khi hoàn thành vào cuối thập niên này, cơ sở sẽ gồm một ma trận lên tới 1000 máy dò phân bố trên diện tích 100 km². HiSCORE sẽ nhắm tới mục tiêu đi tìm lời giải cho bí ẩn 100 năm tuổi của nguồn gốc tia vũ trụ - những hạt đến từ không gian bên ngoài và bị gia tốc đến những mức năng lượng cao hơn so với những mức có thể thu được trong các máy gia tốc hạt nhân tạo lớn nhất hiện nay.

HiSCORE là chương trình hợp tác giữa các trường viện ở Nga – Viện Nghiên cứu Hạt nhân thuộc Viện hàn lâm Khoa học Nga ở Moscow, Đại học Irkutsk ở Siberia và Đại học Lomonosov Moscow – và DESY, Đại học Hamburg và Viện Công nghệ Karlsruhe ở Đức. Quy mô chưa có tiền lệ của ma trận máy dò trên sẽ cho phép các nhà khoa học nghiên cứu các tia vũ trụ trong ngưỡng năng lượng 100 TeV đến 1 EeV – một vùng tương đối chưa được khảo sát.

Các nhà nghiên cứu đang lắp đặt một nguyên mẫu máy dò cho HiSCORE. (Ảnh: Martin Tluczykont/Đại học Hamburg)

Các máy dò của HiSCORE được thiết kế để quan sát bức xạ sinh ra khi các tia vũ trụ va chạm với tầng cao khí quyển của Trái đất. Sự va chạm này gây ra một cơn mưa hạt sơ cấp chuyển động nhanh hơn tốc độ ánh sáng trong không khí, tạo ra bức xạ Cherenkov trong quá trình mà các ống nhân quang của HiSCORE có thể thu nhận được. bức xạ này có thể dùng để xác định nguồn gốc và cường độ của tia vũ trụ đồng thời nghiên cứu tính chất của những vật thể thiên văn năng lượng cao phát ra tia gamma, ví dụ như các tàn dư sao siêu mới và blazar. “Chúng tôi đặc biệt quan tâm đến những vật thể cỡ thiên hà làm tăng tốc các tia vũ trụ lên mức năng lượng hàng peta electronvolt – hay pevatron – cho đến nay chưa phát hiện ra được,” phát biểu của Martin Tluczykont thuộc trường Đại học Hamburg. “Chúng cần thiết cho sự giải thích nguồn gốc của tia vũ trụ.”

Với vị trí vùng sâu vùng xa của nó, Hồ Baikal đang nhanh chóng trở thành một điểm nóng cho nghiên cứu tia vũ trụ. Nó đã có đài thiên văn tia vũ trụ Tunka-133, cơ sở đã hoạt động từ năm 2009, và còn là nơi có Kính thiên văn Neutrino Dưới nước Sâu Baikal (BDUNT), thiết bị đặt sâu 1,1 km dưới mặt hồ và quan sát bức xạ Cherenkov sinh ra bởi các neutrino năng lượng cao. BDUNT sắp được thay thế bởi Máy dò Khối Gigaton, nó sẽ là một trong những kính thiên văn neutrino lớn nhất thế giới khi việc xây dựng hoàn tất vào cuối thập niên này.

123physics (thuvienvatly.com)
Nguồn: physicsworld.com