Projekt Pierre Auger Observatory

Dosavadní detektory vybudované zejména v Japonsku a USA získaly v posledních třiceti letech údaje o několika desítkách takto energetických částic, přičemž rekordní energie činila až 320 trilionů elektronvoltů. To je do značné míry překvapení, jelikož nejlepší pozemské urychlovače částic dosáhnou před koncem tohoto desetiletí energii "pouze" 1013 elektronvoltu. Matka Příroda je tudíž nejméně desetmilionkrát schopnější a nikdo neví, jak to dělá, tj. neznáme ani teoreticky vhodné urychlovací mechanismy v kosmickém prostoru pro tak extrémní energie. Druhý problém spočívá v existenci reliktního záření, které se stává pro extrémně energetické částice smrtelnou překážkou, tj. UHE CR se při srážce s fotony reliktního záření ničí a štěpí na částice mnohem nižších energií, než pozorujeme. Jinými slovy, UHE CR musí přilétat z kosmicky malých vzdáleností do cca 50 Mpc, kde nejsou ani kvasary ani aktivní jádra galaxii jako možní kandidáti urychlovacích mechanismů. Proto je tento výzkum tak atraktivní jak pro astronomy, tak pro částicové fyziky.

Česká republika se díky Fyzikálnímu ústav AV ČR neoficiálně zapojila do této mezinárodní spolupráce již v průběhu roku 1998 a od roku 1999 je naše účast podporována Grantovou agenturou AV ČR a dalšími granty Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy, jelikož jde o nemalé finanční prostředky. Členské státy spolupráce musejí totiž přispívat do společného měšce, a to jak finančně, tak zejména vývojem a konstrukcí přístrojů, elektroniky a tvorbou softwaru pro záznam a zpracování velkého objemu dat. V současné době se na projektu Auger podílí asi 300 fyziků z 18 zemí a výstavba observatoře už je v plném proudu.

Observatoř bude využívat dvou odlišných způsobů detekce UHE CR. Za prvé samotná sprška sekundárních částic v zemské atmosféře se prozradí krátkými záblesky modrého fluorescenčního záření, jež se dá zachytit za kvalitních bezměsíčných nocí daleko od civilizace pomocí obřích světelných Schmidtových komor. Za druhé se sekundární částice při dopadu na zemi projeví Čerenkovovým zářením v destilované vodě a tyto záblesky lze sledovat citlivými fotonásobiči.

Projekt vyniká svou obrovitostí. Každá Schmidtova komora je fakticky největší na světě, neboť činná plocha hlavního zrcadla má čtvercový průřez 3,6 x 3,6 metru. Takových komor bude postaveno celkem 30, z toho 12 dodá Česká republika (společná laboratoř optiky Fyzikálního ústavu a Palackého univerzity v Olomouci). Budou umístěny po skupinách ze 6 komor v pěti strategických místech v argentinské pampě v okolí městečka Malargue na -35. stupni jižní šířky a 70. stupni západní délky v nadmořské výšce 1500 m.

Kromě toho bude na ploše 3000 kilometrů čtverečních v této oblasti rozmístěno v mříži s roztečí 1,5 kilometru celkem 1600 pozemních detektorů Čerenkovova záření. Každá nádrž pojme 12 metrů krychlových čisté vody, sledované trojicí násobičů. Nádrže jsou vybaveny počítači na předzpracování dat, rádiovou vysílačkou a napájeny slunečními panely, neboť budou pracovat bez obsluhy po mnoho let.

Je to poprvé, kdy je pro sledování UHE CR použito tohoto hybridního (zdvojeného) způsobu detekce, neboť pro extrémní energie je velmi obtížné zařízené absolutně kalibrovat a určení přesné energie primární částice je klíčové pro všechny další analýzy. Plocha pokrytá pozemními detektory převyšuje plochu dosavadních zařízení třicetkrát, takže lze očekávat i třicetkrát větší objem dat. Zařízení v argentinské pampě má začít pracovat v roce 2006 a sbírat potřebná data po dobu plných 20 roků.

V loňském roce se konala v Malargue výroční pracovní porada projektu Auger za účasti zástupců všech 18 zemí. Českou delegaci tvořili doc. RNDr. Miroslav Hrabovský, DrSc. (vedoucí SLO v Olomouci) a níže podepsaný. Referovali jsme zde o postupu prací u nás do-ma, tj. jak o pokračující výrobě zrcadlových seg--mentů pro Schmidtovy komory, montáži komor na observatoři, vývoji potřebného softwaru pro zpracování dat a našem příspěvku pro pozemní detektory. Zpráva českého týmu byla přijata s velkým uznáním, neboť jsme se výkonem, dodržováním specifikace a termínu dodávek, placením členského příspěvku i dalšími aktivitami zařadili mezi hlavní tahouny projektu, tj. USA, Německo, Velkou Británii a Itálii.

Protože se nám v mezidobí zejména diky dr. Janu Řídkému z FZU podařilo zvládnout i nezbytnou odbornou administrativu, byla Česká republika ve středu 13. listopadu ve 12 hodin dopoledne místního času (doma bylo o čtyři hodiny více) jednomyslně přijata za řádného člena mezinárodního konsorcia. To nám dává právo hlasovat o všech dalších krocích konsorcia, podílet se na zpracování a vyhodnocování pozorovacích údajů i na vědeckých publikacích, které v rámci projektu postupně vzniknou. Našim mladým pracovníkům to umožní práci přímo na místě podobně jako tomu bývá na klasické astronomické observatoři. V současné době se na projektu podílí pět vědeckých pracovníků, 11 techniků a 6 doktorandů z České republiky. Podrobnosti lze najít na internetových adresách: http://www.auger.org, resp. http://www-hep2.fzu.cz/~auger/.