Ученые планируют использовать Луну в качестве огромного детектора космических лучей

Ученые из университета Саутгемптона планируют превратить всю Луну в один гигантский детектор космических лучей, что позволит пролить свет на загадку частиц ультравыскоэнергетических космических лучей

Ученые из университета Саутгемптона планируют превратить всю Луну в один гигантский детектор космических лучей, что позволит пролить свет на загадку частиц ультравыскоэнергетических космических лучей (ultra-high-energy, UHE), которые, как известно, являются самыми высокоэнергетическими частицами во Вселенной. Появление таких лучей является чрезвычайно редким событием, ученые регистрируют такие лучи на уровне одной частицы в расчете на квадратный километр площади один раз в столетие. Происхождение космических UHE-лучей - одна из самых больших тайн в астрофизике на сегодняшний день, еще никто не знает точно, откуда прибывают эти лучи и каким образом частицы этих лучей обретают свою огромную энергию.

На Земле ученые-физики и астрофизики регистрируют частицы UHE-лучей в тот момент, когда они сталкиваются с верхними слоями атмосферы нашей планеты. Столкновения высокоэнергетических частиц с молекулами воздуха вызывает ливень вторичных частиц, который является источником короткого и слабого импульса радиоволн в определенном диапазоне, длительностью в несколько наносекунд.

Джастин Брей (Justin Bray), научный сотрудник группы изучения Космического магнетизма (Cosmic Magnetism) университета Саутгемптона, является автором идеи использования радиотелескопа Square Kilometer Array (SKA), который в будущем станет самым большим и самым высокочувствительным радиотелескопом на Земле, для обнаружения сигналов космических UHE-лучей, детектором которых будет являться Луна.

При столкновении UHE-частиц с атомами вещества поверхности Луны также будут возникать короткие и слабые импульсы радиоизлучения. Из-за достаточно большого расстояния между Луной и Землей ни один из существующих радиотелескопов до последнего времени не обладал достаточной чувствительностью для того, чтобы уловить эти сигналы. Но радиотелескоп SKA, который вступит в строй в 2020 году, имеющий огромную эффективную площадь своих антенн и, как следствие, невероятно высокую чувствительность, уже будет в состоянии зарегистрировать сигналы столкновения UHE-частиц с поверхностью Луны, площадь которой исчисляется миллионами квадратных километров.

В этом случае ученые получат возможность накопить самый большой в истории науки объем данных, касающихся событий, связанных с UHE-частицами. Согласно прогнозам, использование Луны в качестве детектора позволит регистрировать до 165 событий в год, для сравнения, в настоящее время ученые имеют возможность наблюдать не более 15 таких событий в год.

Кроме всего вышесказанного, использование для детектирования UHE-частиц приемников телескопа SKA, разбросанных на площади в 33 тысячи квадратных километров в Австралии и Африке, не потребует никаких дополнительных затрат и никак не скажется на выполнении этим телескопом своей основной задачи - получении детализированной информации, используемой для составления самой крупномасштабной трехмерной карты Вселенной.