AVARUUSTUTKIMUSLABORATORIO

Esitys aiheesta: "AVARUUSTUTKIMUSLABORATORIO"— Esityksen transkriptio:

1 AVARUUSTUTKIMUSLABORATORIO
Avaruustutkimusta havaitsemalla suurienergiaisia hiukkasia Kosminen säteily Auringossa ja heliosfäärissä syntyvät suurienergiaiset hiukkaset Nykyiset tutkimuslaitteet avaruudessa Alpha Magnetic Spectrometer Solar Heliospheric Observatory TRD TOF TRACKER RICH ECAL MAGNET

2 AVARUUSTUTKIMUKSEN HISTORIA TURUN YLIOPISTOSSA
Kosmisen säteilyn tutkimus aloitettiin Turun yliopistossa 1950-luvun lopulla Maan pinnalla havaittavan kosmisen säteilyn suuntajakauma Kansainvälinen yhteistyö 1960–luvulta alkaen Myonispektrometri Suurienergiaiset hiukkastörmäykset ja Auringon hiukkaset ( ) Hadronispektrometri ja ilmakuurolaitteisto

3 KOSMISEN SÄTEILYN HISTORIA
Alkusysäys kaasujen sähkönjohtavuuden tutkimisesta Tuntematon ionisaation lähde Mittaukset elektroskoopilla Eiffel-tornissa Ionisaation oletettiin johtuvan maaperästä tulevasta säteilystä

4 Kosmisen säteilyn ”löytämisestä” tasan 100 vuotta
Victor Hess 7. elokuuta 1912 Ilmapallolento 5350 m korkeuteen Usti nad Labem – Bad Saarow ”...Hyvin suuren läpäisykyvyn omaava säteily saapuu ilmakehään ylhäältäpäin...”

5 1920-1930 –luvuilla osoitettiin kosmisen säteilyn hiukkasten olevan
Sähköisiä hiukkasia (”leveysaste-efekti) Positiivisesti varautuneita (itä-länsi –efekti) Pääasiassa protoneja Löydettiin myös muita ”alkeis”hiukkasia Ydintörmäykset ilmakehässä m K0 K+ L p

6 Hiukkakiihdyttimien kehitys Kaikki standardimallin perushiukkaset
Lukuisa määrä virittyneitä tiloja  Higgsin bosoni

7 GALAKTINEN JA EKSTRAGALAKTINEN KOSMISEN SÄTEILY
Kosmisen säteilyn alkuperä Galaktinen ja todennäköisesti osittain ekstragalaktinen Supernovat, pulsarit, aktiivisten galaksien ytimet Aurinkotuulen muodostama onkalo, jossa magneettikenttä Pienienergiainen kosmisen säteilyn hiukkanen Suurienergiainen kosmisen

8 AURINKO Auringon suurienergiaiset hiukkaset Auringon ”kosminen säteily” Aktiivisten alueiden soihtupurkaukset Koronan massapurkaukset

9 KOSMISEN SÄTEILYN ENERGIASPEKTRI Auringon hiukkaset > 1 MeV
Galaktinen kosminen säteily > 1 GeV Ekstragalaktinen säteily >1020 eV Polvi Nilkka Varpaat

10 KOSMINEN SÄTEILY ILMAKEHÄSSÄ
Törmäyksissä syntyy sekundaarinen säteily Maan pinnalla lähinnä myoneja eV hiukkasten törmäykset Laajat ilmakuurot Myoni-, elektroni- ja hadronikomponentit

11 Alpha Magnetic Spectrometer (AMS-02)
AVARUUSTUTKIMUS Alpha Magnetic Spectrometer (AMS-02) Antimateria Pimeä aine Kosminen säteily Uudet löydöt Massa 8500 kg Teho 2,5 kW Datavirta 9 Mbps Signaalikanavia Laukaisu Toiminta vuoteen >2020 asti

12

13 Antimateria ja pimeä aine
Diracin relativistisen aaltoyhtälön ennuste Vastaa yhtälön negatiivisten energiatilojen ratkaisuja Kaikilla hiukkasilla on vastahiukkanen Ensimmäinen löydetty antihiukkanen: positroni Andersson, 1932: Kosminen säteily Antiprotoni havaittiin hiukkaskiihdytinkokeissa1955 Antiaine laboratoriossa Antivety valmistettu: antiprotonin ja positronin sidottu tila Antiaine ja alkuräjähdys Symmetriasyistä yhtä paljon materiaa ja antimateriaa Missä antimateria piileksii? Pimeä aine Tähtitieteelliset havainnot johtaneet päätelmään, että vain pieni osa maailmankaikkeuden aineesta havaittavassa muodossa Pimeän aineen luonne tuntematon Supersymmetriateorioiden neutraliino-hiukkanen S-kvarkin sisältävä outo aine: strangelet

14 Auringon suurienergiaiset (>1 GeV) hiukkaset
Kosminen säteily Auringon suurienergiaiset (>1 GeV) hiukkaset Tähän mennessä pystytty mittaamaan vain epätarkasti perustuen maanpintahavaintoihin Φ (sr-1 m-2 sr-1 GeV-1) Ekin/n (GeV)

15 Solar Heliospheric Observatory/ERNE
AVARUUSTUTKIMUS Solar Heliospheric Observatory/ERNE Hiukkasten kiihdytysmekanismit Hiukkasten kulkeutuminen avaruudessa Avaruussää Laukaistu

16 AVARUUSTUTKIMUS: TULEVAISUUS Solar Orbiter
Euroopan avaruusjärjestön seuraava Aurinkoon keskittyvä missio Laukaisu 2017 Radan lähin etäisyys Auringosta 0,28 AU

17 Kiitos!

18

19 1600 ilmaisinasemaa 1,5 km:n välein
Suurimmat energiat ja vaikeimmin havaittavat hiukkaset vaativat mittavat laitteistot Ilmakuurolaitteistot Neutriinojen havaitseminen 3000 km2 1600 ilmaisinasemaa 1,5 km:n välein Pierre Auger Observatorio, Argentiina IceCube, Etelänapamanner

20 Antimateria Pimeä aine 0 0→ e+ + X for m0 = 200 GeV
AMS-02 SC (3 Yrs) e+ Energy [GeV] e+/( e+ + e−)