În 2004, 1.660 de rezervoare portocalii au fost instalate în Argentina. De atunci, așteaptă o particulă cosmică extrem de rară

În 2004, oamenii de știință au început să instaleze 1.660 de rezervoare portocalii, de dimensiunea unor încăperi mici, pe o suprafață de aproximativ 3.000 de kilometri pătrați din Argentina. După două decenii, această rețea continuă să aștepte particule cosmice cu energii atât de mari încât niciun accelerator de particule construit de oameni nu a reușit să le producă.

În urmă cu 22 de ani, camioanele au început să traverseze provincia Mendoza, în vestul Argentinei, transportând rezervoare care, privite de la distanță, seamănă cu niște butelii uriașe de gaz, vopsite în portocaliu, scrie Space Daily.

Potrivit informațiilor publicate de Fermilab despre proiect, fiecare rezervor conține aproximativ 12 tone de apă ultrapură și este dotat cu trei tuburi fotomultiplicatoare care detectează lumina. Rezervoarele sunt amplasate la aproximativ 2,4 kilometri unul de celălalt, pe o suprafață comparabilă cu cea a statului american Rhode Island.

Oamenii de știință care au construit sistemul, reuniți în cadrul colaborării Pierre Auger Observatory, nu încearcă să detecteze un fenomen obișnuit. Ei au construit unul dintre cele mai mari instrumente științifice de pe Pământ pentru a surprinde un fenomen care ar putea apărea mai puțin de o dată pe an.

Ce încearcă, de fapt, să detecteze rezervoarele

O rază cosmică, în sensul urmărit de acest observator, nu este o rază de lumină și nici un fascicul vizibil. Este o particulă subatomică, de obicei un proton sau nucleul unui atom mai greu, care a fost accelerată undeva în Univers la o energie pe care niciun dispozitiv construit de oameni nu a reușit să o atingă.

Când una dintre aceste particule lovește atmosfera Pământului, nu ajunge intactă la sol. În schimb, produce o reacție în lanț, generând miliarde de particule secundare. Acestea formează o adevărată "ploaie" de particule, care se poate întinde pe o suprafață de câțiva kilometri până când ajunge la sol.

Detectarea acestei ploi de particule este misiunea celor 1.660 de rezervoare. Atunci când o particulă din această cascadă trece prin apa dintr-un rezervor cu o viteză mai mare decât viteza luminii în apă, produce o scurtă străfulgerare de lumină albastră, cunoscută drept radiație Cherenkov.

Cele trei tuburi din fiecare rezervor detectează această lumină și înregistrează momentul în care a apărut, cu o precizie de ordinul microsecundelor. Dacă mai multe rezervoare se aprind aproape simultan, cercetătorii pot reconstitui direcția, energia și caracteristicile particulei care a declanșat întreaga reacție, chiar dacă particula inițială nu a lovit direct niciun rezervor.

O energie care depășește orice accelerator construit de oameni

Cu alte cuvinte, natura produce undeva în Univers particule cu energii pe care oamenii nu le pot reproduce în laboratoare.

Aceste particule sunt însă extrem de rare. Potrivit observatorului, razele cosmice cu energii de peste zece miliarde de miliarde de electronvolți ajung pe Pământ cu o frecvență de aproximativ o particulă pe kilometru pătrat pe an. Cele cu energii de peste o sută de miliarde de miliarde de electronvolți sunt și mai rare, de aproximativ una pe kilometru pătrat într-un secol.

Frank Schroeder, fizician la Universitatea din Delaware care lucrează cu datele observatorului Auger, a explicat că principala întrebare rămâne aceeași de un secol: ce anume accelerează aceste particule la asemenea energii?

După 100 de ani de cercetări, răspunsul complet nu este încă cunoscut. Alan Coleman, cercetător postdoctoral în cadrul aceleiași echipe, spune că identificarea surselor ar putea permite oamenilor de știință să înțeleagă ce procese produc aceste energii extraordinare. Este posibil chiar ca particulele să provină din fenomene cosmice pe care oamenii de știință nu le-au identificat încă.

Două decenii în care "aproape nimic" este, de fapt, normal

Dacă luăm în calcul cât de rare sunt aceste particule, devine mai ușor de înțeles de ce cercetătorii trebuie să aștepte atât de mult. Pe o suprafață de aproximativ 3.000 de kilometri pătrați, chiar și un eveniment care apare în medie o dată la 100 de ani pentru fiecare kilometru pătrat rămâne un fenomen extrem de rar.

Rețeaua a început să colecteze date în 2004 și a fost finalizată în 2008. De atunci, cea mai mare parte a activității sale a constat în așteptare și înregistrarea unui număr redus de evenimente. Pentru un instrument științific construit să detecteze fenomene extrem de rare, această "tăcere" este perfect normală.

Observatorul Pierre Auger nu a răspuns încă definitiv la întrebarea pentru care a fost construit. Cercetătorii au reușit însă să restrângă lista posibilităților. Studiile lor indică faptul că aceste particule nu provin din surse aflate în interiorul propriei noastre galaxii și oferă indicii că tipul elementelor implicate se schimbă pe măsură ce energia particulelor crește.

Nu este un răspuns simplu și spectaculos, dar este un progres important într-un domeniu în care cercetătorii încearcă să rezolve una dintre cele mai dificile întrebări despre particulele cosmice.

La două decenii de la instalarea primelor rezervoare, cele 1.660 de structuri portocalii se află în continuare sub cerul Argentinei. Așteaptă aceeași străfulgerare albastră care ar putea oferi oamenilor de știință noi indicii despre unele dintre cele mai puternice particule din Univers.