FYSIKENS RUM

FYSIK

Myoner ur den kosmiska strålningen tänder skulpturens lampor

Kosmisk strålning

Från galaxen NGC4261 till jorden tar det 45 miljoner år för en partikel som färdas med ljusets hastighet att nå jorden. I centrum av galaxen finns det ett mäktigt "svart hål" som håller på att svälja delar av galaxen. Där, i kanten av det svarta hålet, tror vi att atomkärnor kan accelereras till enorma energier och stråla ut från galaxen ut i rymden. Efter 45 miljoner år kanske en av dessa störtar in mot jorden med ljusets hastighet och kolliderar med en atomkärna i jordens atmosfär. Partikelns enorma energi övergår då delvis i materia (enligt Einsteins berömda formel E=mc2) och en mängd nya partiklar bildas som störtar genom atmosfären ned mot jordytan.

Majoriteten av partiklarna i den kosmiska strålningen startar troligen sin färd mot jorden från källor i vår egen galax, Vintergatan, t.ex. från exploderande stjärnor (sk Supernovor).

Våra kroppar genomkorsas hela tiden av partiklar som bildas vid kollisionerna mellan de "utomjordiska" partiklarna och atomkärnor i atmosfären. För att helt slippa träffas av dessa partiklar måste man befinna sig många kilometer ner i marken. De partiklar som träffar jordytan och oss är huvudsakligen sk myoner vilka kan beskrivas som en "tung" elektron. Myonerna sönderfaller senare till elektroner och neutriner.

Det är fascinerande att tänka att varje gång som lamporna i skulpturen tänds så har en kosmisk partikel avslutat sin långa färd genom rymden från någon avlägsen plats.

Amanda

Ett projekt som försöker lösa den kosmiska strålningens gåta är AMANDA-projektet på Antarktis. Djupt inne på Antarktis vid själva Sydpolen bygger forskare från bl.a. Stockholms Universitet en ny typ av stjärnkikare som skall lära oss mer om hur Universum fungerar.
Det är flera egenskaper som är märkliga med detta teleskop bl.a. använder man sig av den klara isen 2 km ned i glaciären som detektormaterial.
AMANDA använder sig av en helt ny teknik för att titta på Universum. I stället för synligt ljus, radiovågor, röntgenljus etc använder sig AMANDA av en liten elementarpartikel, den sk neutrinon. Det är en fascinerande partikel som har den märkliga egenskapen att den passerar genom stora mängder av materia, t.ex. planeter, stjärnor, gasmoln, etc, utan att absorberas nämnvärt. Den skapas vid de mest våldsamma processerna ute i Universum.
Eftersom neutrinopartikeln är elektriskt neutral avböjs den inte av de magnetiska fält som finns ute i Universum. Den vanliga kosmiska strålningen är elektriskt laddad och påverkas därför av magnetfälten. Det är nödvändigt att använda sig av en elektriskt neutral partikel för att kunna se varifrån i Universum den kosmiska strålningen kommer.

I isen fångar man in neutrinopartiklar som kanske har färdats i miljontals år genom universum innan de kolliderar i glaciären vid Sydpolen. Oräkneliga neutriner passerar hela tiden genom all materia på jorden utan att låta sig fångas in, men ibland reagerar en neutrinopartikel och i samband med detta bildas det en blåaktig ljusblixt djupt nere i isen.
Med hjälp av hundratals ljusdetektorer som sänkts ned i isen registrerar forskarna ljusblixten och kan med datorer räkna ut varifrån på himlen neutrinon har kommit. Neutrinon kanske skapades vid randen av ett kolossalt svart hål i centrum av en fjärran galax? För att vara säkra på att man bara detekterar neutrinopartiklar har man vänt teleskopet så att det tittar genom jorden upp mot den norra hemisfären. Jordklotet används på detta sätt som ett stort filter.

Nu söker Amanda inte bara efter källorna till den kosmiska strålningen utan letar också efter en förklaring till den "mörka materien" ute i Universum den som tycks utgöra mer än 90% av Universums massa. Amanda öppnar ett helt nytt fönster för att studera Universum.

Professor P-O Hulth, Fysikum, Stockholms universitet