どれの 世界最大の科学機器?答えは、「大きい」という言葉が何を意味するかによって決まります。。たとえば、大型ハドロン衝突型加速器には、周囲 27 キロメートルのリングがあります。 彼 平方キロメートル配列 (SKA) オーストラリアと南アフリカの広大な距離にアンテナが設置されています。同様のことが起こります イベントホライズン望遠鏡 (EHT): その電波望遠鏡は地球全体に広がっていますが、EHT が地球の表面を「占領している」と言うのは誤解を招くでしょう。
しかし、機器を測定する別の方法があります。それは、システムが配置されている表面積です。そして候補として浮上したのが、アルゼンチンのメンドーサ州にあるピエール・オージェ天文台だ。 その検出器の配列は、マドリッド市の面積の 5 倍に相当する約 3,000 平方キロメートルに広がっています。 それはその領土内に建てられた単なる天文台ではありません。それは楽器の一部である領域です。
この天文台には約 1,660 台の表面検出器があり、 約 1.5 キロメートル離れたネットワークと 27 台の蛍光望遠鏡 マトリクスの周囲に 4 か所に配置されています。そしてこの場合、スケールは気まぐれではなく、物理学がそれを要求します。 宇宙線として知られる荷電粒子、主に陽子と原子核が宇宙から絶えず飛来します。ほとんどの人は比較的控えめなエネルギーを持っていますが、時折、並外れたエネルギーを持った人がやって来ます。それらは超高エネルギー宇宙線と呼ばれます。
最も極端な場合には、単一の粒子が巨視的なエネルギーを運ぶ可能性があります。ピエール・オージェ天文台自体は、数電子ボルトの粒子を、原子核に集中して高速で移動するテニスボールの運動エネルギーと比較します。そして、これらの粒子は非常にまれです。 推定到達率は、1億年に1平方メートルあたり1個未満です。
だからこそ、小さな検出器を作って待つのは意味がありません。科学者は巨大な表面を監視する必要があります。しかし、ここでオージェの最初の天才が現れます。彼は、宇宙粒子を直接捕捉しようとする代わりに、地球の大気そのものを利用します。 超高エネルギーの宇宙線が大気中の分子に衝突すると、連鎖反応が起こります。衝突によって新しい粒子が生成され、その粒子が他の粒子やさらに他の粒子を生成します。 その結果、何百万もの粒子が含まれる可能性のある巨大な大気の滝が生まれます。 そして地面に到達するまでに平方キロメートルにわたって広がります。
オージェはその滝を検知します。約 1,600 台の主要な検出器は、約 12,000 リットルの水が入った巨大なタンクです。滝からの粒子が水中を通過すると、チェレンコフ放射が発生します (荷電粒子が同じ場所で水などの透明な媒体中を光より速く移動するとき)。この放射線は光学センサーによって記録されます。 複数の検出器からの信号を比較することで、科学者は到着方向を再構築し、元の粒子のエネルギーを推定できます。
しかし、オージェはまだそれらを別の見方で見ています。 アレイの周囲にある 27 台の蛍光望遠鏡は、適切な夜に、窒素分子によって生成される微弱な紫外線を観察します。 滝が空中を通過するときの雰囲気。このように、天文台には 2 つの補完的なシステムがあり、1 つは粒子が地上に到達したときに記録し、もう 1 つは大気中でカスケードがどのように発達するかを観察します。
その結果、珍しいスケールを持つハイブリッド楽器が誕生しました。何千もの個別の検出器が、3,000 平方キロメートルに広がる単一の科学機械として連携して動作します。 この天文台は、既存の観測所やカスケードの構成要素をより良く区別することを目的とした他の機器に新しいシンチレーション検出器を組み込んだアップグレードである AugerPrime を通じても拡張を続けています。 これらの新しい検出器は、同じ 3,000 平方キロメートルにわたって配備されています。
だからこそ、おそらくそれを単に「世界最大の科学機器」と表現するのが最も正確な言い方ではないのです。そのステートメントは、サイズの測定方法によって異なります。しかし、次のような並外れた、そして議論がはるかに難しいことを言うことができます。 ピエール・オージェは、陸上に継続的に配備される最大の検出面を備えた科学機器です。
