Mezinárodní tým vědců uvedl projekt HERON, který má za cíl definitivně otevřít cestu k novému typu astronomie: astronomii s více zprávci z Univerza. Tento projekt poskytne podporu pro zahájení optimalizačních aktivit finálního návrhu přístrojů a akvizičního systému, stejně jako pro pokrok ve výstavbě observatoře v následujících letech.
Prezentace projektu, která proběhla na annexu Legislatury v San Juanu, se účastnili významní představitelé jako je viceguvernér Fabián Martin, prezident Národní komise pro atomovou energii (CNEA) Dr. Ing. Germán Guido Lavalle, sekretář pro inovace, vědu a technologii Lic. Dario Genua, generální sekretář gubernátorského úřadu Emilio Achem, ministr pro výrobu, práci a inovaci Gustavo Fernández a rektor UNSJ Tadeo Berenguer.
„CNEA se ujímá vedení tohoto projektu díky kvalitě svých vědců, kteří se léta věnují výzkumu v oblastech fyziky a astrofyziky. Tato kvalita souvisí také s technologickým rozvojem, který pochází z jaderného sektoru a přenáší se do dalších oblastí. Tyto signály o vzniku vesmíru jsou velmi složité na měření, a proto jsme si vybrali velmi pečlivé prostředí, jako je předhůří San Juanu, a vyvinuli detektory, které vyžadují technologie, se kterými má CNEA dlouholeté zkušenosti,“ potvrdil Dr. Ing. Guido Lavalle, který také zdůraznil pozitivní dopad projektu na provincii San Juan.
Mezi přítomnými byli také ing. Karina Pierpauli, vedoucí oblasti výzkumu, vývoje a inovací CNEA, a Dr. Federico Sánchez, hlavní výzkumník projektu HERON a vedoucí technologií a výzkumu v oblasti věd o vesmíru v CNEA. Na provinční úrovni se zúčastnili také Germán Von Euw, sekretář pro vědu, technologii a inovace, a Federico Ramos, ředitel pro propagaci vědecké a technologické činnosti, spolu s dalšími představiteli vědeckého a akademického sektoru.
Významná účast Argentiny
Argentina bude hrát ústřední roli v projektu HERON prostřednictvím CNEA, jejíž výzkumníci tvoří zodpovědný tým spolu s odborníky z předních institucí v Evropě a Spojených státech, jako jsou Institut d’Astrophysique de Paris a Université Sorbonne (Francie), Instituto Galego de Física de Altas Enerxías (IGFAE) (Španělsko) a Pennsylvania State University (USA).
Široké zkušenosti CNEA v oblasti vývoje velkých astrofyzikálních infrastruktur, jako je Observatoř Pierre Auger v Malargüe, Mendoza, a komplexní nástroje pro kosmologii, jako je Observatoř QUBIC v saltené Puna, budou klíčové pro realizaci prvního hybridního observatoře neutrín s energií vyšší než 1016 eV pomocí technik rádiového vlnění v Jižní Americe.
Vysoce kvalifikovaní vědci, profesionálové a techničtí pracovníci z Institutu technologií v detekci a astroparticích (ITeDA), který patří pod CNEA, Národní rada pro vědecký a technický výzkum (CONICET) a Národní univerzita San Martín (UNSAM), spolu s Instituto Balseiro (CNEA-Universidad Nacional de Cuyo) a dalšími odděleními CNEA budou hrát klíčové role v návrhu a vývoji projektu.
„Historie těchto institucí v mezinárodních spolupracích (17 zemí se účastní Observatoře Pierre Auger a 6 Observatoře QUBIC) dokládá rozsah a kooperativní charakter, který HERON vyžaduje,“ zdůrazňuje Dr. Federico Sánchez.
Nová strategie pozorování: bezprecedentní hybridní design
HERON usiluje o otevření nové větve astronomie: simultánní pozorování nejextrémnějších a nejagresivnějších jevů ve vesmíru prostřednictvím signálů, které vyzařují jako gama paprsky, gravitační vlny, kosmické paprsky a ultra-energetická neutrína. Toto je to, co se nazývá astronomie s více informátory.
Výzvou je pozorovat nejenergičtější neutrína ve vesmíru. Aby toho dosáhli, vědci z projektu HERON navrhli unikátní hybridní design, schopný detekovat signály v téměř neprozkoumaném energetickém rozmezí pro neutrína, která přesahují 1016 elektron-volty (eV).
Návrh kombinuje dvě komplementární rádiové techniky: 24 kompaktních stanic umístěných v nadmořské výšce okolo 1000 metrů s 24 anténami umístěnými blízko sebe a synchronizovanými (inspirací pro tuto technologii byl předchozí projekt BEACON) a 360 autonomních stanic, které jsou více rozptýlené (inspirací pro tento projekt byla GRAND) a operují v nadmořských výškách mezi 500 a 1500 metry.
„Kompaktní stanice umožňují detekci velmi slabých signálů, které díky svému umístění ve výšce zvyšují pozorovanou plochu. Jejich hlavní funkcí je zachytávat slabé rádiové signály generované miliony sekundárních částic, které se produkují v atmosféře, když ty nejméně energetické neutrína vycházejí z And,“ vysvětluje Dr. Ing. Luciano Ferreyro, jeden z členů týmu.
„Disperzní uspořádání na druhé straně doplňuje tuto detekci při nižších energiích a výrazně zlepšuje poměr mezi signálem a šumem na pozadí, a také umožňuje rekonstrukci událostí na vyšších energiích,“ dodává Ferreyro.
Pohoří: strategické místo pro novou frontu v partikulární astronomii
Detekce ultra-vysokoenergetických neutrín s navrhovanou technologií vyžaduje velmi specifickou topologii: údolí o šířce několika desítek kilometrů a délce téměř 100 km, umístěné mezi dvěma pohořími. Jedno z nich slouží jako cíl, aby neutrína vyvstávala jako dešťové částice, zatímco druhé je určeno pro umístění detektorů observatoře. Jedním z mála míst na světě, které splňuje tyto podmínky, je provincie San Juan, mezi pohořím And a horami Valle Fértil.
Toto umístění také splňuje další základní požadavek: minimální elektromagnetické znečištění, což znamená lidský příspěvek k rádiovému pozadí. Detekce ultra-vysokoenergetických neutrín – nad 1020 eV – je jednou z velkých výzev moderní multi-zprávné astronomie. Protože nemají elektrický náboj, tyto částice cestují téměř bez odchylky. Jejich směry příjezdu na Zemi tedy směřují k místu jejich vzniku a protože se produkují v nejextrémnějších astrofyzikálních prostředích (fúze binárních systémů kompaktních objektů jako neutronové hvězdy nebo černé díry, mladé magnetary), fungují jako přímí posly těch nejenergičtějších a stále velmi málo pochopených jevů ve vesmíru.
„Pokud se neutrino vyprodukuje na vzdáleném místě ve vesmíru, může k nám dorazit téměř bez změny. To umožňuje s vysokou přesností určit, odkud přišlo, a kombinací této informace s informacemi od různých poselů, jako jsou silné záblesky gama paprsků nebo gravitační vlny pozorované jinými přístroji, se dá pochopit, jaký proces jej vytvořil,“ popisuje Ferreyro.
Pro jejich objev je potřeba detektor s citlivostí desetkrát vyšší než u současných přístrojů, s velkým zorným polem a vysokým úhlovým rozlišením. HERON byl navržen konkrétně tak, aby splňoval tyto požadavky. „Během historie naší skupiny se ukázalo, že pro provádění hraniční fyziky je jedním z nejdůležitějších faktorů kvalita detektoru, který se používá. HERON není výjimkou: jeho detekční systém je obzvlášť sofistikovaný a spolu se svým umístěním na samotném svahu And představuje technickou a logistickou výzvu značných rozměrů,“ uzavírá Dr. Matias Hampel, vedoucí oddělení návrhu a výstavby detektorů CNEA.
V tomto smyslu Hampel dodává: „Naštěstí, léta práce a různé projekty, kterých jsme se zúčastnili, nám poskytly solidní zkušenosti jak v návrhu detektorů nejnovější generace, tak v jejich instalaci a operaci v odlehlých prostředích. Tyto nasbírané zkušenosti nás zastihly ve výhodné pozici a dodávají nám nezbytné sebevědomí čelit výzvám, které projekt HERON přináší, a také významně přispět k pokroku v observaci ultra-vysokoenergetických neutrín.
V následujících šesti letech se účastnící instituce zaměří na optimalizaci návrhu přístrojů a akvizičního systému, výstavbu a instalaci sady stanic a nakonec uvedení do provozu observatoře, která by se měla stát světovou referenční infrastrukturou pro komunitu astrofyziky částic.
