CIRCE: Μελέτωντας κοσμικές ακτίνες υψηλής ενέργειας

shower

Οι κοσμικές ακτίνες εξαιρετικά υψηλής ενέργειας είναι τα πιο ενεργά σωματίδια που είναι γνωστά, με το σωμάτιο υψηλότερης ενέργειας που παρατηρήθηκε ποτέ να έχει ενέργεια στα 3.2x1020 eV, πολλές τάξεις μεγέθους πάνω από την ενέργεια των πρωτονίων ποτ επιταχύνονται π.χ. στο CERN. Οι πηγές και η σύνθεσή τους (αν αποτελούνται από πρωτόνια ή βαρύτερους πυρήνες) παραμένουν ένα μυστήριο: οι κοσμικές ακτίνες πρέπει να μελετηθούν έμμεσα μέσω των προϊόντων των συγκρούσεων τους και διαφορετικοί τρόποι ανίχνευσης της σύνθεσης κοσμικών ακτίνων αποφέρουν αντιφατικά αποτελέσματα. Αν και τα πιο άφθονα στοιχεία του Σύμπαντος είναι το Υδρογόνο και το Ήλιο, τα προϊόντα από τις συγκρούσεις των κοσμικών ακτίνων υψηλής ενέργειας με την ατμόσφαιρα της Γης μοιάζουν να προέρχονται από βαρείς πυρήνες (άζωτο). Αυτές οι συγκρούσεις επίσης δημιουργούν άφθονα μιόνια - ο αριθμός των μιονίων που φθάνουν στη Γη δείχνει ότι οι αρχικές κοσμικές ακτίνες θα μπορούσαν να είναι βαρύτερες και από το σίδηρο. Όλες αυτές οι εικασίες βασίζονται σε παρεκτάσεις του τυποποιημένου μοντέλου φυσικής σωματιδίων σε ενέργειες υψηλότερες από εκείνες στις οποίες έχει δοκιμαστεί σε εργαστήρια και επιταχυντές εδώ στη Γη. Υπάρχουν μόνο δυο πιθανές εξηγήσεις για αυτές τις αντιφατικές παρατηρήσεις: είτε πολύ ενδιαφέροντα αστροφυσικά φαινόμενα, ή, νέα φυσική σε ενέργειεςπάνω απο αυτές του LHC στο CERN,  που κάνουν τις αλληλεπιδράσεις των πρωτονίων να έχουν ένα αποτύπωμα "βαρέων πυρήνων".

Ο σκοπός του έργου CIRCE (=Κίρκη που ονομάστηκε από την αδελφή της Μινωικής βασίλισσας Πασιφάης),  με επιστημονικά υπεύθυνη την καθηγήτρια Β. Παυλίδου και την υποστήριξη του ΕΛΙΔΕΚ, είναι να μελετήσει εκτενώς το πρόβλημα και από τις δύο πλευρές: αστροφυσικούς επιταχυντές κοσμικών ακτίνων που θα μπορούσαν φυσικά να παράγουν την ιδιαίτερη σύνθεση που παρατηρείται στη Γη και ιθανή νέα φυσική που θα μπορούσε να επηρεάσει την ερμηνεία μας των συλλεγόμενων δεδομένων. Στις μελέτες μας χρησιμοποιούμε προσομοιώσεις επιτάχυνσης των κοσμικών ακτίνων, διάδοσής τους στο σύμπαν, και συγκρούσεών τους με την ατμόσφαιρα της Γης.