CUPP - kosmiset säteet
Kosmisten säteiden tutkimus
Kosmiset säteet ovat avaruudesta tulevia suurienergisiä hiukkasia kuten protoneita ja atomiytimiä. Ne osuvat maan ilmakehän atomeihin lähes valonnopeudella, jolloin vuorovaikutuksissa syntyy paljon uusia hiukkasia. Syntynyt hiukkaskuuro voi koostua miljoonista hiukkasista, joista valtaosa pysähtyy maan pintakerroksiin.Kosmisten säteiden energiaspektrissä näkyy energialla 3*10^{15} eV muutos, jolloin kosmisten hiukkasten osumatiheys ilmakehään heikkenee selvästi. Tämän uskotaan johtuvan siitä että kosmisen säteilyn yleisin kiihdytysmekanismi ei pysty kiihdyttämään enää hiukkasia suurempiin nopeuksiin. Uskotaan myös, että raskaammat hiukkaset pystyvät saamaan suurempia energioita kuin kevyemmät hiukkaset, sillä raskaat hiukkaset pysyvät kiihdytysalueiden magneettikentissä pitempään Lorentzin voiman ansiosta. Näin ollen kevyille protoneille polven energiaksi arvellaan 1*10^{15} eV ja raskaammille sitä suurempi, jolloin kaiken tyyppisten kosmisten säteiden yhteisspektrissä polven energia on 3*10^{15} eV.
Kosmisten säteiden koostumusta ei tunneta tarkasti polvialueella. Niiden osumatiheys maan ilmakehään on sen verran pieni, ettei niitä pystytä mittaamaan suoraan avaruuden tai yläilmakehän mittalaitteilla. Ainoa mahdollisuus tutkia suurienergisiä kosmisia säteitä on tutkia niiden synnyttämiä hiukkaskuuroja. Kuurojen hiukkasia voidaan mitata maanpäällisillä ilmaisimilla tai maan alle sijoitettavilla ilmaisimilla.
Yleensä kuuron hiukkasten energioita ei voida mitata, joten ainoa mahdollisuus kasvattaa mitattujen hiukkasten kynnysenergiaa on mennä syvälle maan alle, jolloin matalaenergisimmät hiukkaset suodattuvat pois. Hiukkaskuurosta ainoastaan myonit ja neutriinot voivat tunkeutua syvälle maan alle. Tiedetään, että mittaamalla myoneja maan alla, voidaan selvittää kuuron synnyttäneen kosmisen säteen tyyppi ja energia. Mitä raskaampi kosminen säde törmää ilmakehään, sitä loivemman myonijakauman se synnyttää maan alle. Energia voidaan taas selvittää myonien lukumäärän perusteella kuuron ytimessä.
CUPP-projekti on rakentamassa Pyhäjärvelle Pyhäsalmen kaivokseen EMMA-myonikoetta, jolla mitataan suurienergisiä myoneja. Koe rakennetaan 85 metrin syvyyteen olemassa oleviin kaivoskäytäviin. EMMA-kokeen tarkoituksena on tutkia kosmisten säteiden koostumusta ja alkuperää polvialueella. Vastaavanlaista koetta ei olla vielä rakennettu muualla.
Tomi Räihä
