Ballongebaseerd onderzoek naar kosmische deeltjes dat meer dan een eeuw geleden begon, zal volgend jaar een grote boost krijgen - helemaal tot aan een baan om de aarde, wanneer NASA's Cosmic Ray Energetics and Mass (CREAM) naar het ruimtestation worden gestuurd en zo worden (ben je hier klaar voor?) ISS-CREAM, speciaal ontworpen om kosmische straling met superhoge energie te detecteren en wetenschappers te helpen bepalen wat hun mysterieuze bron (nen) kunnen zijn.
"Het antwoord is er een waar de wereld al 100 jaar op wacht", zegt programmawetenschapper Vernon Jones.
Lees hieronder meer over dit "coole" experiment:
Cosmic Ray Energetics and Mass (CREAM) zal het eerste kosmische straalinstrument zijn dat is ontworpen om te detecteren bij zulke hogere energiebereiken en gedurende zo'n langere duur in de ruimte. Wetenschappers hopen te ontdekken of kosmische straling wordt versneld door een enkele oorzaak, waarvan wordt aangenomen dat het supernova's zijn. Het nieuwe onderzoek zou ook kunnen bepalen waarom er bij zeer hoge energieën minder kosmische straling wordt gedetecteerd dan wordt verondersteld te bestaan.
"Kosmische stralen zijn energetische deeltjes uit de ruimte", zegt Eun-Suk Seo, hoofdonderzoeker van de CREAM-studie. 'Ze bieden een direct staal van materie van buiten het zonnestelsel. Metingen hebben aangetoond dat deze deeltjes een energie kunnen hebben van wel 100.000 biljoen elektronvolt. Dit is een enorme energie, ver boven en boven alle energie die kan worden opgewekt met door de mens gemaakte versnellers, zelfs de Large Hadron Collider bij CERN. ”
Onderzoekers zijn ook van plan de afname van de detectie van kosmische straling te bestuderen, de spectrale 'knie' genaamd, die optreedt bij ongeveer duizend biljoen elektron-volt (eV), wat ongeveer 2 miljard keer krachtiger is dan de emissies in een medische nucleaire beeldvormingsscan. Wat kosmische straling veroorzaakt, of ze filtert terwijl ze door de melkweg bewegen, neemt een hap uit de bevolking vanaf 1.000 biljoen elektronvolt. Verder strekt het spectrum van kosmische straling zich veel verder uit dan men denkt dat supernova's zouden kunnen produceren.
Om deze vragen aan te pakken, is NASA van plan CREAM aan boord van het ruimtestation te plaatsen en ISS-CREAM te worden. Het instrument heeft in totaal 161 dagen zes keer gevlogen op ballonnen van lange duur die de zuidpool omcirkelen, waar de magnetische veldlijnen van de aarde in wezen verticaal zijn.
Het idee van energetische deeltjes die uit de ruimte komen, was onbekend in 1911 toen Victor Hess, de Nobelprijswinnaar in de natuurkunde uit 1936 die werd gecrediteerd voor de ontdekking van kosmische straling, de lucht in ging om het mysterie aan te pakken waarom materialen meer geëlektrificeerd werden met hoogte, een effect genaamd ionisatie. De verwachting was dat de ionisatie zou verzwakken naarmate men verder van de aarde kwam. Hess ontwikkelde gevoelige instrumenten en nam deze zo hoog als 5,3 kilometer (3,3 mijl) en hij stelde vast dat de ionisatie tot viervoud steeg met hoogte, dag of nacht.
Een beter begrip van kosmische straling zal wetenschappers helpen het begonnen werk af te maken toen Hess onverwachts een aardse vraag in een stellair raadsel veranderde. Het beantwoorden van dat raadsel zal ons helpen een verborgen, fundamenteel facet te begrijpen van hoe onze melkweg, en misschien het universum, is gebouwd en werkt.
Het fenomeen kreeg al snel een populaire maar verwarrende naam, kosmische straling, van een verkeerde theorie dat het röntgenstralen of gammastralen waren, die elektromagnetische straling zijn, zoals licht. In plaats daarvan zijn kosmische straling supersnelle, hoogenergetische materiedeeltjes.
Als deeltjes kunnen kosmische stralen niet worden gefocusseerd als licht in een telescoop. In plaats daarvan detecteren onderzoekers kosmische straling door het licht en de elektrische ladingen die worden geproduceerd wanneer de deeltjes in de materie slaan. De wetenschappers gebruiken vervolgens detectivewerk om het oorspronkelijke deeltje te identificeren door directe meting van de elektrische lading en de energiebepaling ervan uit de lawine van puindeeltjes die hun eigen overlappende paden creëren.
CREAM doet dit sporenwerk met behulp van een ionisatiecalorimeter die is ontworpen om kosmische straling hun energie te laten afgeven. Lagen koolstof, wolfraam en andere materialen vertonen binnen de stapel bekende nucleaire "dwarsdoorsneden". Elektrische en optische detectoren meten de intensiteit van gebeurtenissen terwijl kosmische deeltjes, van waterstof tot ijzer, door het instrument vallen.
Hoewel CREAM-ballonvluchten grote hoogten bereikten, bleef er voldoende atmosfeer boven om metingen te verstoren. Het plan om het instrument aan de buitenkant van het ruimtestation te monteren, plaatst het boven de verduisterende effecten van de atmosfeer, op een hoogte van 250 mijl (400 kilometer).
"Waarop kunnen we nu onze hoop vestigen om de vele raadsels op te lossen die nog bestaan met betrekking tot de oorsprong en samenstelling van kosmische stralen?"
- Victor F. Hess, Nobellezing, december 1936
Bron: NASA
