Onderschrift: Lake Baikal. Credit: SeaWiFS Project NASA / Goddard Space Flight Center en ORBIMAGE
De bouw is net begonnen in de Tunka-vallei nabij het Baikalmeer, Siberië, Rusland op een observatorium dat, als het eenmaal is voltooid, zal bestaan uit een reeks van maximaal 1.000 detectoren die 100 vierkante kilometer beslaan. De grootte ervan stelt wetenschappers in staat om kosmische straling te onderzoeken - de ruimtestraling die wordt uitgezonden door gammastraling en zwaardere kernen - die worden versneld tot hogere energieën dan die bereikt in de Large Hadron Collider. Met het nieuwe observatorium, genaamd HiSCORE (Hundred Square-km Cosmic ORigin Explorer), hopen wetenschappers het mysterie van de oorsprong van kosmische straling op te lossen en misschien ook donkere materie te onderzoeken
Honderd jaar geleden ontdekte de Oostenrijks-Amerikaanse natuurkundige Victor Hess voor het eerst dat straling vanuit de ruimte de atmosfeer van de aarde binnendrong. Het probleem was om hun oorsprong op te sporen, aangezien kosmische straling bestaat uit geladen deeltjes en daardoor wordt afgebogen in interstellaire en intergalactische magnetische velden. Door het gebruik van eenvoudige, goedkope detectorstations, die honderden meters van elkaar verwijderd zijn, is het mogelijk om een enorm gebied te instrumenteren, waardoor wetenschappers kosmische straling kunnen onderzoeken binnen een energiebereik van 100 TeV tot ten minste 1 EeV.
Cherenkov-detector voor de sterrenhemel. Afbeelding: Tunka Collaboration
Kosmische straling kan onze atmosfeer niet binnendringen, maar elke detector kan de straling waarnemen die wordt gecreëerd wanneer kosmische straling de bovenste atmosfeer van de aarde raakt, waardoor een regen van secundaire deeltjes ontstaat die sneller reizen dan de lichtsnelheid in de lucht, waardoor Cherenkov-straling wordt geproduceerd. Dit licht is zwak, maar kan op het aardoppervlak worden gedetecteerd met gevoelige instrumenten zoals HiSCORE's fotomultiplicatorbuizen.
Cherenkov-straling kan worden gebruikt om de bron en intensiteit van kosmische straling te bepalen en om de eigenschappen te onderzoeken van hoogenergetische astronomische objecten die gammastraling uitzenden, zoals supernovaresten en blazars. Dankzij het brede gezichtsveld kan HiSCORE ook uitgebreide gammastraal-emitterende structuren zoals moleculaire gaswolken, dichte gebieden of grootschalige structuren zoals stervormingsgebieden of het galactische vlak volgen.
HiSCORE kan ook worden gebruikt voor het testen van theorieën over Dark Matter. Een sterke absorptiefunctie wordt verwacht rond 100 TeV. Onderzoek kan informatie opleveren over de absorptie van gammastraling in de interstellaire fotonvelden en de CMB. Als de absorptie minder is dan verwacht, kan dit duiden op de aanwezigheid van verborgen fotonen of axions. Ook kan het verval van zware supersymmetrische deeltjes door HiSCORE worden gedetecteerd. De gegevens zullen verbeteren naarmate de faciliteit door de jaren heen groeit. Tegen 2013-14 zal het gebied ongeveer een vierkante kilometer bedragen en tegen 2016 meer dan 10 vierkante kilometer.
HiSCORE is een gezamenlijk project tussen het Instituut voor Nucleair Onderzoek van de Russische Academie van Wetenschappen in Moskou, de Irkutsk State University in Siberië en de Lomonosov Moscow State University - evenals DESY, de Universiteit van Hamburg en het Karlsruhe Institute of Technology in Duitsland. HiSCORE hoopt ook samen te werken met het Pierre Auger-observatorium in Argentinië.
Lees meer over HiSCORE op de website van het project
