Юта штатындағы жоғары энергиялы ғарыш сәулелерін зерттеу обсерваториясы

Кіріспе

АҚШ, Юта штатындағы ультра жоғары энергиялы ғарыш сәулелер обсерваториясы. Жоғары ажыратымдылықтағы Fly's Eye немесе HiRes детекторы – 1997 жылдың мамыр айынан 2006 жылдың сәуір айына дейін Юта штатының Батыс шөлінде жұмыс істеген ультра жоғары энергиялы ғарыш сәулелер обсерваториясы. HiRes (HiRes I, HiRes II және HiRes прототипі) алғаш Юта тобы Вулкан ранчо экспериментінде және содан кейін алғашқы Fly's Eye экспериментінде сынаған "атмосфералық флуоресценция" техникасын қолданды. Эксперимент алғаш рет CASA (Chicago Air Shower Array) және MIA (Michigan Muon Array) құрылғыларымен бірлесіп жұмыс істейтін мұнаралық конфигурациядағы HiRes прототипі ретінде жүргізілді. Прототип кейіннен 360 градусқа азимут бойынша қарау үшін қайта жабдықталды. HiRes II кейін орналастырылды, ол 13 км қашықтықтағы төбеде болды. HiRes I және HiRes II стерео режимінде жұмыс істеді.

Жабдықтар мен әзірлеу

Жоғары ажыратымдылықтағы Fly's Eye, бастапқы Fly's Eye-мен салыстырғанда үлкен айналар мен кішірек пиксельдерді пайдаланғандықтан, осылай аталды. HiRes экспериментінің прототипі 1993 және 1996 жылдар аралығында бастапқы Fly's Eye I орнында (Five Mile Hill) жұмыс істеді. Ол 3–73 градус биіктікте аспанның тар бөлігін бақылайтын мұнарада орналастырылды. Алдымен Юта жер массиві, содан кейін CASA және MIA (жер массиві және мюон массиві) эксперименттері HiRes прототипінің көру аймағындағы жер бетіне орналастырылды. Бұл, оқиғалық ғарыш сәулесінің әсерінен туындаған ауа душының дамуы туралы ақпаратты жинаған, сонымен қатар жер бетіндегі және жер бетінен 3 метр тереңдіктегі душ іздерін өлшеген (көмілген мюон массивімен) алғашқы "гибридтік эксперимент" болды. HiRes прототипі 1997 жылдың басында демонтаждалып, соңғы HiRes конфигурациясының бір бөлігіне айналды. Соңғы конфигурациясында HiRes 12,6 км қашықтықта орналасқан екі орыннан тұрды. Орынжайлар Юта штатының Батыс шөліндегі АҚШ армиясының сынақ полигоны – Дугвей полигонындағы төбелерде орналасқан. HiRes I (Five Mile Hill немесе Little Granite Mountain орналасқан) 3–17 градус биіктікте бақылайтын 22 телескоптан тұратын бір сақинадан тұрды. HiRes I үлгі алып, сақтайтын электроникамен жабдықталған, ол оқиғалық ғарыш сәулесі атмосферамен әрекеттескен кезде пайда болған кең ауа душының "суретін" түсірді. Ал HiRes II (Camel's Back Ridge орналасқан) HiRes эксперименті жоғары энергиялы ғарыш сәулелерінің ғарыштық микротолқындық фонмен өзара әрекеттесуінің белгісі болып табылатын Грейзен–Зацепин–Кузмин шегіне (GZK кесілуі) алғашқы бақылау жасады, сондай-ақ ғалам олардың таралуы үшін өткір емес бола бастады. 2010 жылы HiRes экспериментінің соңғы нәтижелері GZK кесілуін растады. Жоғары ажыратымдылықтағы Fly's Eye және Акено гигант ауа душы массиві (AGASA) эксперименттерінің жалғасы – 2007 жылы Юта штатының орталығында деректерді жинауды бастаған Телескоп массиві жобасы. Ұқсас тәсіл, бірақ сулы Черенков детекторларымен, 2004 жылы деректерді жинауды бастаған Пьер Огер обсерваториясында қолданылды.

The High Resolution Fly's Eye used larger mirrors and smaller pixels as compared with the original Fly's Eye, hence the name. A prototype of the HiRes experiment operated between 1993 and 1996 at the original Fly's Eye I site (Five Mile Hill). It was configured in a tower viewing a narrow wedge of sky from 3–73 degrees in elevation. First the Utah ground array and later the CASA and MIA (ground array and muon array) experiments were placed on the surface in the view of the HiRes prototype. This then became the first "hybrid experiment" collecting information both on the development of the air shower induced by the incident cosmic ray, but also measuring the shower's footprint at the Earth's surface and 3 m below surface (with the buried muon array). The HiRes prototype was disassembled early in 1997 to become part of the final HiRes configuration. In its final configuration, HiRes was composed of two sites separated by 12.6 km. The sites were located on hilltops in Dugway Proving Grounds, a U. S. Army test facility in the West Desert of Utah. HiRes I (located on Five Mile Hill or Little Granite Mountain ) had one ring of 22 telescopes viewing from 3–17 degrees in elevation. HiRes I was instrumented with sample and hold electronics which took a "snapshot" of the extensive air shower generated when the incident cosmic ray interacted with the atmosphere. Meanwhile, HiRes II (located on Camel's Back Ridge )

The HiRes experiment made the first observation of the Greisen–Zatsepin–Kuzmin limit (GZK cutoff) which is an indication of the highest energy cosmic rays interacting with the cosmic microwave background and the universe becoming opaque to their propagation. In 2010 final results of the HiRes experiment confirmed the GZK cutoff. A follow on experiment to the High Resolution Fly's Eye and Akeno Giant Air Shower Array (AGASA) experiments is the Telescope Array Project which began data collection in central Utah in 2007. A similar approach, but with the water Cherenkov detectors, has been employed for the Pierre Auger Observatory which began collecting data in 2004.

Марапаттар

Юта университетінің докторлары Пьер Сокольский және Джордж Кэссиди HiRes эксперименті жөніндегі жұмыстары үшін 2007 жылғы Панофский сыйлығының иегерлері атанды.