Источник энергии

Для этого в графстве Миллард, что в 200 км от столицы штата Юта Солт-Лейк-Сити, будет построен гигантский гамма-телескоп площадью 760 кв. км. Как считают ученые, новая установка поможет решению фундаментальной задачи всей современной физики – созданию единой теории поля, или теории Великого объединения, сообщила в среду газета «Асахи симбун».

«Глаз мухи»

Широкое участие японских ученых в проекте объясняется просто – в Японии такую установку построить невозможно

Новый мультителескоп (приблизительно так можно перевести название Telescope Array), состоящий из 576 датчиков, отстоящих друг от друга на 2,5 мили и объединенных в сеть с помощью беспроводного канала связи, не будет стоить американским налогоплательщикам практически ни копейки.

Большая часть необходимых для строительства телескопа 14 млн. долларов выделяется японским университетским сообществом. Еще 4 или 5 млн. долларов предоставили различные неправительственные фонды и частные благотворители.

Широкое участие японских ученых в проекте объясняется просто – в Японии такую установку построить невозможно: нет подходящих земельных участков. Кроме того, высокая влажность, «грязные» дожди и промышленные выхлопы, характерные для маленькой экономически развитой страны, быстро выводят деликатное оборудование из строя. По этой причине в 2005 году была демонтирована японская обсерватория AGASA.

Однако за 10 лет работы японские астрофизики обнаружили в 10 раз больше всплесков высокоэнергетического излучения, чем их американские коллеги. Мультителескоп, кроме всего, должен дать ответ, почему при почти одинаковом оборудовании наблюдается такая разница в результатах эксперимента.

Мультителескоп станет частью существующей ныне системы с мудреным названием «Глаз мухи с высоким разрешением» (High-Resolution Fly’s Eye), строительство которой обошлось в 14,4 млн. долларов. В перспективе оба гигантских гамма-телескопа, находящиеся под контролем университета штата Юта, войдут в состав международной гамма-обсерватории имени французского физика Пьера Виктора Оже (Pierre Auger Project), который в 1938 году впервые обнаружил широкие атмосферные ливни.

Это крупнейший в мире проект по наблюдению космических лучей сверхвысоких энергий. Стоимость обсерватории составляет около 50 млн. долларов, а в ее создании принимают участие 60 организаций из 16 стран. В полном оснащении обсерватория будет включать 1600 детекторов, равномерно распределенных по площади свыше 3 тыс. кв. км.

Большая площадь необходима для того, чтобы не упустить самые энергичные частицы космических лучей, – ведь чем выше энергия, тем реже появляются такие частицы. Так, ливни, вызванные частицами с энергией 1015 эВ (эВ – электронвольт, энергия одного электрона, разогнанного в поле напряженностью в 1 вольт), случаются над каждым квадратным километром несколько раз в секунду. А вот экстремальные частицы с энергией более 1020 эВ приходят на каждый квадратный километр лишь раз в 100 лет.

Также в составе обсерватории будет массив из 24 телескопов, которые в безлунные ночи смогут наблюдать ультрафиолетовую флюоресценцию (свечение атмосферы), вызванную широкими атмосферными ливнями в воздухе, – потоки вторичных элементарных частиц, которые возникают при столкновении высокоэнергетических частиц космических лучей с молекулами воздуха.

Считанные дни

Одна из нерешенных задач астрофизики – природа космических лучей сверхвысокой энергии. Космические лучи – это элементарные частицы (иногда ядра атомов), попадающие на Землю из космоса. Они имеют некое распределение по энергии, что и неудивительно: ведь такие частицы могут появляться в совершенно разных астрофизических явлениях.

Однако высокоэнергетическая часть спектра космических лучей вызывает определенное беспокойство у астрофизиков. Дело в том, что элементарные частицы очень высокой энергии (выше, чем 5х10 в 19-й степени эВ), распространяясь в межгалактической среде, должны в теории очень эффективно взаимодействовать с микроволновым космическим излучением, которое пронизывает всю Вселенную.

Для сравнения, такой же энергией будет обладать стандартный кирпич, упавший на землю с высоты полутора метров. Но в данном случае она сосредоточена в одной-единственной элементарной частице. Другими словами, для столь энергетичных частиц Вселенная должна быть непрозрачной, мутной средой. То есть таких частиц наблюдаться не должно! Это ограничение известно в астрофизике как граница Грайзена – Зацепина – Кузьмина (ГЗК).

Однако они наблюдаются. Как такое может быть? Вывод только один: источник этих частиц находится не так далеко от нас, где-то в нашем скоплении галактик, но никак не на космологических расстояниях. Однако наше скопление галактик более-менее изучено, и... не очень ясно, где прячется этот источник. Если он действительно близко (по астрономическим меркам) – тогда все в порядке.

А если нет, тогда открываются интересные перспективы. Если источник частиц со сверхвысокими энергиями находится не в нашей галактике, то получается, что они движутся быстрее скорости света. При этом нужно учитывать, что теория относительности не опровергала, а лишь дополнила теорию Ньютона.

На эту тему
• Путешествие к центру Земли
• Тайна Бермудского треугольника
• Американский отказ от МКС
• Космические деньги
• Посланец космоса
• Погоня за астероидом

Теперь ограничения, накладываемые Эйнштейном, вошли в противоречие с наблюдениями. Например: наблюдаемые иногда астрономами светящиеся дуги, «размазанные» по орбитам двойных звезд (а большинство звезд во Вселенной – двойные), могут быть объяснены одновременным приходом к наблюдателю света, излученного из различных точек эллиптической траектории звездою, движущейся с увеличивающейся во времени скоростью.

Красное смещение спектров далеких звезд, увеличивающееся с увеличением расстояния до звезд, может быть объяснено не удалением звезд друг от друга с тем большей скоростью, чем дальше от нас эти звезды находятся, как это делается теперь с позиций теории Большого взрыва, а растяжением волны электромагнитного колебания из-за движения начала волны с большей скоростью, чем скорость конца этой же волны.

Космические рентгеновские и гамма-лучи могут быть квантами обычного оптического диапазона, претерпевшими сжатие волн при движении конца волны с большей скоростью, чем скорость ее начала. На практике это означает возможность появления компактных и почти даровых источников энергии, космических кораблей, способных пересечь пространства в тысячи световых лет за считанные дни, и многое другое.