Rozwój kaskady promieniowania kosmicznego w atmosferze ziemskiej.
Rozwój kaskady promieniowania kosmicznego w atmosferze ziemskiej.
Pampa argentyńska w pobliżu Mendozy, gdzie usytuowane jest największe na świecie obserwatorium promieniowania kosmicznego, obserwujące południową półkulę nieba. Północną półkulę nieba przegląda się ze stanowiska położonego w stanie Utah w USA.
Wielkość kaskad to tylko jeden z powodów, dla którego naziemne detektory promieniowania kosmicznego muszą pokrywać ogromny obszar. Kolejnym powodem jest rzadkość zdarzeń z cząstkami o najwyższej energii. Ponieważ zaledwie jedna cząstka o energii 1020 eV lub większej spada na kilometr kwadratowy na sto lat, im więcej kilometrów kwadratowych pokrywa detektor, tym więcej wysokoenergetycznego promieniowania kosmicznego wychwyci. Na przykład dysponując układem o wymiarach 10 kilometrów na 10 kilometrów, moglibyśmy się rozsądnie spodziewać zaobserwowania jednego takiego zdarzenia na rok.
Jeden z kilku typów naziemnych układów eksperymentalnych składa się z biernych ośrodków o wielkiej objętości, na przykład zbiorników wypełnionych wodą. Cząstki kaskady, zderzając się z jądrami atomowymi cząsteczek wody, wytwarzają produkty reakcji, które mogą zostać wykryte przez rozmieszczone wokół zbiornika detektory, pokrywające jego wewnętrzne ściany. Inne układy eksperymentalne zawierają kilka warstw płaskich detektorów gazowych, służących do bezpośredniej detekcji cząstek kaskady poprzez rejestrację produktów jonizacji gazu wywołanej przez te cząstki. Połączenie kilku umieszczonych w pewnej odległości układów eksperymentalnych w sieć pozwala uzyskać detektor o ogromnym obszarze czynnym.
Innym podejściem do badania promieniowania kosmicznego jest wysyłanie detektorów w przestrzeń kosmiczną. Jest to niezmiernie trudne zadanie, ponieważ takie detektory muszą być lżejsze i bardziej zwarte niż ich naziemne odpowiedniki, oraz muszą być w stanie przetrwać podróż w kosmos. Jeden z tego tego typu układów eksperymentalnych, zwany spektrometrem magnetycznym alfa (AMS, skrót od angielskiej nazwy Alpha Magnetic Spectrometer) poszukuje w przestrzeni kosmicznej, między innymi, antyatomów. Wykrycie choćby jednego atomu na przykład antywęgla dowiodłoby, że muszą istnieć całe galaktyki antymaterii, ponieważ ten pojedynczy antyatom musiałby powstać we wnętrzu antygwiazdy. Jak dotąd w przestrzeni kosmicznej nie znaleziono żadnych antyatomów. Fakt ten zwiększa doniosłość pomysłu, że nasz Wszechświat jest całkowicie zbudowany z materii, a cała antymateria powstała w Wielkim Wybuchu od tego czasu znikła. Przyroda, jak się wydaje, naprawdę woli materię.
Spektrometr magnetyczny alfa: pierwszy układ doświadczalny prowadzący badania w fizyce cząstek, umieszczony na orbicie okołoziemskiej.
