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

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 (1974-1990) Hadronispektrometri ja ilmakuurolaitteisto

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

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...” https://indico.desy.de/conferenceOtherViews.py?view=standard&confId=4213

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

Hiukkakiihdyttimien kehitys Kaikki standardimallin perushiukkaset Lukuisa määrä virittyneitä tiloja  Higgsin bosoni http://pdg.lbl.gov/

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

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

KOSMISEN SÄTEILYN ENERGIASPEKTRI Auringon hiukkaset > 1 MeV Galaktinen kosminen säteily > 1 GeV Ekstragalaktinen säteily 1018- >1020 eV Polvi Nilkka Varpaat

KOSMINEN SÄTEILY ILMAKEHÄSSÄ Törmäyksissä syntyy sekundaarinen säteily Maan pinnalla lähinnä myoneja 1015-1020 eV hiukkasten törmäykset Laajat ilmakuurot Myoni-, elektroni- ja hadronikomponentit http://astro.uchicago.edu/cosmus/projects/aires/

Alpha Magnetic Spectrometer (AMS-02) AVARUUSTUTKIMUS http://www.ams02.org/ Alpha Magnetic Spectrometer (AMS-02) Antimateria Pimeä aine Kosminen säteily Uudet löydöt Massa 8500 kg Teho 2,5 kW Datavirta 9 Mbps Signaalikanavia 300000 Laukaisu 16.5.2011 Toiminta vuoteen >2020 asti

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

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)

Solar Heliospheric Observatory/ERNE AVARUUSTUTKIMUS Solar Heliospheric Observatory/ERNE Hiukkasten kiihdytysmekanismit Hiukkasten kulkeutuminen avaruudessa Avaruussää Laukaistu 2.12.1995

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

Kiitos!

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

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