Nadgradnja observatorija za kozmične žarke ekstremnih energij Pierre Auger - Iskanje izvorov kozmičnih žarkov ekstremnih energij

Kozmični žarki ekstremnih energij so delci, ki potujejo skozi vesoljska prostranstva z več deset milijonkrat večjimi energijami od najbolj pospešenih delcev v laboratorijih. Delci s takimi energijami so v naravi zelo redki in so izjemno pomemben izvor informacij o najbolj energijskih procesih v vesolju, kjer je naše razumevanje naravnih zakonitosti še vedno zelo omejeno. V »dežju« kozmičnih delcev, ki nas neprestano zadeva, v povprečju na zemeljsko površje pade le nekaj delcev z ekstremnimi energijami na kvadratni kilometer na tisočletje.

Od leta 1994 dalje so raziskovalci Laboratorija za astrofiziko osnovnih delcev Univerze v Novi Gorici in Odseka za eksperimentalno fiziko osnovnih delcev Instituta Jožef Stefan aktivni v mednarodni kolaboraciji Pierre Auger, ki je v Argentini na površini 3.000 kvadratnih kilometrov zgradila največji observatorij za raziskave kozmičnih žarkov ekstremnih energij na svetu. Njegovo izgradnjo v višini 56 miljonov dolarjev je podprlo več kot 40 državnih in drugih inštitucij, med njimi tudi Agencija za raziskovalno dejavnost in Ministrstvo za visoko šolstvo, znanost in tehnologijo Republike Slovenije. Observatorij Pierre Auger z mrežo 1.660 talnih detektorjev in 24 detektorjev fluorescenčne svetlobe določa lastnosti kozmičnih žarkov ekstremnih energij na podlagi meritev lastnosti plazov relativističnih sekundarnih delcev, ki se nastanejo kot posledica trkov med kozmičnimi žarki in atomskimi jedri plinov v zgornjih plasteh atmosfere. Danes v okviru observatorija deluje devetčlanska raziskovalna ekipa iz Slovenije, ki se še posebej osredotoča na študij lastnosti gama žarkov in nevtrinov ekstremnih energij ter študij možnosti tvorbe mikroskopskih črnih lukenj pri trkih. Ugotovitve kolaboracije, kot so n.pr. primer močno pojemanje fluksa kozmičnih žarkov pri najvišjih energijah in anizotropija njihovih vpadnih smeri so prispevale k bistvenemu napredku pri razumevanju vesolja, saj nakazujejo mejno energijo najmočnejših kozmičnih pospeševalnikov osnovnih delcev.

Ob 15. obletnici uspešnega delovanja Observatorija Pierre Auger je na njegovem sedežu v kraju Malargüe v Argentini 16. novembra 2015 prišlo do podpisa novega mednarodnega sporazuma, s katerim so se financerji zavezali za nadgradnjo observatorija in za njegovo nadaljnje obratovanje do konca leta 2025. V okviru načrtovane nadgradnje (t.i. AugerPrime) bodo vsem 1.660 talnim detektorjem dodali nove detektorske in elektronske sklope za identifikacijo mionov, kar bo po prenovi omogočalo določanje mase in s tem delčne identitete posameznih vpadnih kozmičnih žarkov ekstremnih energij. Meritve delčne sestave fluksa
kozmičnih žarkov ekstremnih energij bodo ključnega pomena za razumevanje mehanizmov, ki so odgovorni za pojemanje fluksa kozmičnih žarkov ekstremnih energij in za identifikacijo njihovih astrofizikalnih izvorov.