Когда мы говорим о космических лучах сверхвысоких энергий, имеем в виду частицы внеземного происхождения с энергиями выше, чем 10 в 19 степени эВ.
Это энергии, которых на земле в лабораторных экспериментах никто никогда не достигал, и скорее всего никогда не достигнет.
Известно, что такие энергии существуют во вселенной, частицы с такими энергиями регистрируется специальными экспериментами.
История изучения космических лучей началась примерно 100 лет назад, когда ученые проводили свои известные эксперименты, поднимаясь на аэростатах, обнаружили, что уровень радиации возрастает с удалением от земли, хотя на тот момент люди думали, что должно быть наоборот. Были открыты заряженные частицы, которые проникают сверху в атмосферу земли, но до поверхности их доходит меньше.
Дальнейшая история космических лучей очень богата, с их помощью физики открыли множество разных интересных частиц, которых на земле тогда не знали и только потом научились получать на ускорителях.
Откуда берутся такие частицы?
Даже самый мощный ускоритель, адронный коллайдер, близко не подбирается к этим энергиям. Какие же экзотические объекты во Вселенной представляют собой такие ультра большие ускорители? На сегодняшний день однозначного ответа на этот вопрос нет, это вопрос физики космических лучей.
Чтобы разобраться в этом, можно попытаться рассмотреть откуда они прилетают, но это невозможно определить. Они прилетают с произвольных направлений, не указывая на какие-либо конкретные источники.
Что ещё интересного могут дать нам эти частицы сверхвысоких энергий?
Оказывается, что можно пытаться использовать их для целей не только астрофизики. В изучении физики элементарных частиц, ускоренная частица сталкивается с каким-то веществом в атмосфере Земли, оно взаимодействует с каким-то атомом, ядром.
Энергия в системе отсчета центра масс примерно раз в 30 превышает энергию столкновения протонов в большом адронном коллайдере, поэтому из если мы сможем изучить эти столкновения, то у нас получится продвинуться в понимании взаимодействие частиц очень далеко, куда в обозримом будущем земных экспериментах не сможем зайти.
Установка телескоп Array одна из двух крупнейших в мире установок, расположена в полупустыне в штате Юта США. На нем осуществлялась работа российской группы, включающей обработку, анализ и теоретическую интерпретацию данных установки, а также дежурство на установке.
В состав установки входят 4 секретных станции, на которые необходимо ночью ездить 80 км на автомобиле через пустыню, такое удалении от населённых пунктов позволяет минимизировать засветку. Телескопы работают только в ясные безлунные ночи, каждой станции требуется постоянный контроль операторов.
Дневной свет может испортить чувствительные фотоприемники, поэтому светлое время суток ворота станции должны быть плотно закрыты, но приезжать надо засветло, потому что в темноте в пустыне легко заблудиться и просто не найти установку. Приехав дежурные запускают генератор и включают электронное оборудование , пока компьютеры грузятся можно погулять и познакомиться со своеобразной пустынной фауной, полюбоваться закатом. Настоящая работа начнётся с наступлением темноты, дежурные обходят телескопы и проверяют готовность к работе.
Когда заканчиваются астрономические сумерки, можно запускать установку и открывать ворота, каждый час дежурные проверяют погоду и состояние неба со всех сторон света, наличие облачности или дымки. Звёзды здесь такие яркие, что их света вполне достаточно, чтобы разглядеть очертания предметов.
Можно использовать и специальные красные фонарики в ультрафиолетовом диапазоне. Работа заканчивается, когда появляются восходит Луна даже маленький серп засвечивает.