Hledáme kosmické záření

V roce 2004 vznikla v návaznosti na kanadský projekt ATLA i jeho česká obdoba, projekt CZELTA (Czech Large‑area Time Coincidence Array). Jeho cílem je základní výzkum v oblasti vysokoenergetického kosmického záření. V rámci projektu se – převážně na střechách vybraných středních škol v České republice – buduje síť detekčních stanic spršek sekundárního kosmického záření. V současné době je v provozu 7 stanic. Projekt umožňuje zapojení středoškoláků do aktuálně probíhajícího reálného výzkumu. Veškerá elektronika včetně detektorů se vyrábí v České republice.

Kosmické záření

Kosmické záření je proud energetických částic pocházejících z kosmu, které se pohybují vysokou rychlostí a dopadají na zemskou atmosféru. Jde především o protony (85 až 90 procent). Toto primární záření objevil v roce 1912 rakouský fyzik Viktor Hess. Energie těchto částic může dosáhnout až 10²⁰ elektronvoltů. V roce 1938 objevil francouzský astronom Pierre Auger spršky atmosférického kosmického záření. To vzniká jako sekundární záření vyvolané dopadem primárních částic z vesmíru a jejich interakcí s atomy vysoko v atmosféře.

Gama záblesky a projekt „Hledání koincidencí“

Mezi největší záhady novodobé astronomie patří fenomén gama záblesků (GRB). Jde o jev, při kterém dochází k uvolnění neuvěřitelného množství energie v podobě záření gama (zářivý výkon přibližně 10¹⁹ Sluncí). Jeho podstata nebyla doposud uspokojivě vysvětlena a vyvolala vznik mnoha navzájem soupeřících teorií.

Ve svém projektu jsem se zaměřil na hledání koincidencí, tzn. na posouzení možných souvislost mezi gama záblesky a sekundárními sprškami detekovanými na projektu CZELTA, které přišly ve stejný čas a ze stejného směru. Projekt CZELTA detekuje sekundární spršky s minimální energií primární částice 10¹⁴ elektronvoltu. Stanice je vybavena třemi detektory. Maximální chyba v určení směru se odhaduje na 12°.

Graf signálu „Výsledky dlouhodobé koincidence s gama záblesky na stanici Pardubice‑GD“ (realita, na níž je odečteno náhodné pozadí) ukazuje, že ke zvýšenému výskytu spršek v okolí gama záblesku oproti náhodnému pozadí nedochází. Potvrzují to hodnoty pohybující se okolo nuly a chybové úsečky přes nulu procházející. Souvislost mezi detekovanými sprškami a gama záblesky se z dlouhodobého hlediska nepotvrdila.

Ke shodným výsledkům dospěli i na observatoři Pierre Auger. Tato observatoř detekuje sekundární spršky s minimální energií primární částice 10¹⁸ elektronvoltu. Observatoř se skládá ze stovek detektorů a je tak mnohem přesnější – chyba v určení směru je maximálně 5°. Graf „Výsledky dlouhodobé koincidence s gama záblesky na observatoři Pierre Auger“ je sumární, jsou na něm vyneseny realita i pozadí.

Já a věda

Prací na projektech se zabývám už od 6. ročníku víceletého gymnázia a baví mě. Ať už šlo o eletromagnetickou pušku, umělou inteligenci nebo projekt CZELTA. Pronikání do tajů daného oboru byl a je pro mne vždy zážitek. Práce na CZELTA mě nesmírně zaujala zejména z toho důvodu, protože jde o opravdový výzkum. Chtěl bych v ní ve spolupráci s Ústavem technické a experimentální fyziky pokračovat i při dalším studiu. Chystám se studovat na Karlově univerzitě obor fyzika na matematicko‑fyzikální fakultě.

---

CZELTA – velká šance pro studenty

Projekt byl zahájen ve spolupráci s kanadskou University of Alberta; ta realizuje obdobný projekt ALTA. Studenti středních škol se jeho prostřednictvím mohou zapojit do výzkumu, který představuje takřka vrchol lidského poznání v oboru částicové astrofyziky. Zároveň mohou dosažené výsledky prezentovat a srovnávat s dalšími zapojenými školami, a to jak v České republice, tak i v zahraničí. První stanice pro detekci spršek vysokoenergetického kosmického záření byla nainstalována na střeše budovy Ústavu teoretické a experimentální fyziky ČVUT, další jsou na střeše budovy Filozoficko‑přírodovědecké fakulty Slezské univerzity v Opavě., na Gymnáziu Pardubice a na Mendelově gymnáziu v Opavě.

Více informací na http://www.utef.cvut.cz/czelta/czelta‑cz

O detekci vysokoenergetických částic kosmického záření jsme již psali v článku http://www.www.www.3pol.cz/cz/rubriky/astronomie/64-sedi-bobik-v-pampe