مشروع مصفوفة التلسكوبات

مشروع مصفوفة التلسكوب هو تعاون دولي يضم مؤسسات بحثية وتعليمية في اليابان والولايات المتحدة وروسيا وكوريا الجنوبية وبلجيكا. ^{[ 1 ]} صُممت التجربة لرصد زخات الهواء الناتجة عن الأشعة الكونية فائقة الطاقة باستخدام مزيج من تقنيات المصفوفة الأرضية وتقنيات التألق الجوي. يقع المشروع في صحراء مرتفعة في مقاطعة ميلارد ، بولاية يوتا الأمريكية، على ارتفاع حوالي 1400 متر (4600 قدم) فوق مستوى سطح البحر. 

مرصد مصفوفة التلسكوب هو نظام كاشف هجين يتألف من مصفوفة تضم 507 كاشفًا سطحيًا وميضيًا (SD) لقياس توزيع الجسيمات المشحونة على سطح الأرض، وثلاث محطات فلورية لرصد سماء الليل فوق مصفوفة SD. ^{[ 2 ]} وتُزود كل محطة فلورية بنظام ليدار لرصد الغلاف الجوي. ^{[ 3 ]} تشبه مصفوفة SD إلى حد كبير مصفوفة مجموعة AGASA ، لكنها تغطي مساحة أكبر بتسعة أضعاف. يُتيح الإعداد الهجين لمشروع مصفوفة التلسكوب الرصد المتزامن لكل من التطور الطولي والتوزيع العرضي للزخات الهوائية. فعندما يمر شعاع كوني عبر الغلاف الجوي للأرض ويُحفز زخة هوائية ، تقيس التلسكوبات الفلورية الضوء الوميضي المتولد أثناء مرور الزخة عبر غاز الغلاف الجوي، بينما تقوم مصفوفة الكواشف السطحية الوميضية بأخذ عينات من بصمة الزخة عند وصولها إلى سطح الأرض.

يوجد في مركز المصفوفة الأرضية مرفق الليزر المركزي الذي يستخدم لرصد الغلاف الجوي والمعايرة.

تُفعَّل الكواشف السطحية التي تُشكِّل المصفوفة الأرضية عند مرور جسيمات مؤينة من وابل هوائي واسع النطاق عبرها. وعندما تمر هذه الجسيمات عبر المادة البلاستيكية الوميضية داخل الكاشف، فإنها تُحفِّز انبعاث فوتونات وميضية، تُجمَع بعد ذلك بواسطة 96 ليفًا ضوئيًا لتغيير الطول الموجي، وتُرسَل إلى أنابيب مضاعفة ضوئية. ثم تقوم المكونات الإلكترونية داخل الكواشف بترشيح النتائج، مما يمنح الكواشف دقةً تُضاهي دقة تجربة AGASA. ^{[ 4 ]}

تتوزع أجهزة الكشف السطحية بالتساوي على شبكة مساحتها 762  كيلومترًا ^{مربعًا،}  بمسافة 1.2 كيلومتر بين كل وحدة وأخرى. يبلغ وزن كل جهاز كشف سطحي 250  كيلوغرامًا، ويتكون من وحدة تغذية طاقة، وطبقتين من أجهزة الكشف الوميضية، ووحدة إلكترونية. يتم توليد الطاقة بواسطة لوحة شمسية بقدرة 120 واط، وتُخزن في بطارية حمض الرصاص محكمة الإغلاق. يتمتع النظام بالقدرة على العمل لمدة أسبوع كامل في الظلام الدامس. تتكون كل طبقة من طبقات أجهزة الكشف الوميضية من مادة بلاستيكية متوهجة مقذوفة،  بسماكة 1.2 سم ومساحة 3 أمتار ^مربعة .

يضم مصفوفة التلسكوب ثلاث محطات تلسكوب مزودة بكاشفات فلورية (FD). وكما هو الحال في تجارب عين الذبابة وعين الذبابة عالية الدقة (HiRes) السابقة، تعمل هذه الكواشف عن طريق قياس ضوء الفلورة المنبعث من وابل جوي واسع النطاق . يتكون كل تلسكوب من كاشف فلوري من مرآة رئيسية (مكونة من 18  قطعة مرآة سداسية أصغر) وكاميرا. تتكون الكاميرات من 256 أنبوبًا مضاعفًا ضوئيًا (PMTs) حساسة للأشعة فوق البنفسجية الناتجة عن وابل جوي من الأشعة الكونية. ^{[ 1 ]} 

تقع المحطات على شكل مثلث  يفصل بينها حوالي 35 كيلومترًا، ويقع مرفق الليزر المركزي بالقرب من مركز المثلث. تحتوي كل محطة من المحطات الثلاث على 12-14  تلسكوبًا ترصد النطاق من 3° إلى 33° ارتفاعًا . تُسمى المواقع الثلاثة: بلاك روك ميسا (BRM)، ولونغ ريدج (LR)، وميدل درام (MD). ^{[ 5 ]} من خلال دمج البيانات من المواقع الثلاثة، يُمكن تحديد الطاقة الأولية، واتجاه الوصول، وأقصى نقطة للتطور الطولي لوابل جوي. ^{[ 1 ]} 

المحطات

بلاك روك ميسا	39°11′18″ شمالاً 112°42′42″ غرباً / 39.18833° شمالاً 112.71167° غرباً / 39.18833؛ -112.71167 ( بلاك روك ميسا )	[ 6 ]
لونغ ريدج	39°12′28″ شمالاً 113°07′17″ غرباً / 39.20778° شمالاً 113.12139° غرباً / 39.20778; -113.12139 ( لونغ ريدج )	[ 7 ]
الطبل الأوسط	39°28′22″ شمالاً 112°59′37″ غرباً / 39.47278° شمالاً 112.99361° غرباً / 39.47278؛ -112.99361 ( ميدل درام )	[ 8 ]
مرفق الليزر المركزي	39°17′49″ شمالاً 112°54′31″ غرباً / 39.29694° شمالاً 112.90861° غرباً / 39.29694; -112.90861 ( مرفق الليزر المركزي )	[ 9 ]

تم افتتاح مركز لون وماري واتسون ميلارد كاونتي للأشعة الكونية في 20 مارس 2006. ^{[ 10 ]} يقع المركز في 648 شارع ويست مين في دلتا. ويُستخدم المبنى كمقر رئيسي ومركز لمعالجة البيانات لمشروع مصفوفة التلسكوب.

في أكتوبر 2011، تم افتتاح مركز زوار جديد في مركز الأشعة الكونية. يعرض المركز معلومات عن تاريخ أبحاث الأشعة الكونية في ولاية يوتا، وعن مصفوفة التلسكوبات المنتشرة في الصحراء غرب دلتا. كما يضم المركز قسمًا عن معسكر توباز للاعتقال القريب ، حيث سُجن مواطنون أمريكيون من أصل ياباني خلال الحرب العالمية الثانية.

TALE هو امتداد لمصفوفة التلسكوبات منخفضة الطاقة. صُمم لرصد الأشعة الكونية ذات الطاقات بين 3 × 10¹⁶ ^{إلكترون} فولت و10¹⁹ ^{إلكترون} فولت. يضيف TALE عشرة تلسكوبات جديدة إلى موقع مرصد ميدل درام (ليصبح المجموع 24 تلسكوبًا)، مما يوسع مجال الرؤية الرأسي ليمتد من 3 إلى 59 درجة في الارتفاع. يتيح هذا للمحطة رصد تطور وابل الأشعة الكونية، بما في ذلك ذروة الوابل في حالات الطاقة المنخفضة. يُعد هذا أمرًا بالغ الأهمية عند محاولة تحديد التركيب الكيميائي لجزيئات الأشعة الكونية الساقطة. ^{[ 11 ]}

يضم مشروع TALE أيضًا مصفوفة تعبئة متدرجة من محطات الوميض، تفصل بينها مسافات 400 متر و600 متر. وتتصل هذه المصفوفة بمصفوفة الوميض الرئيسية لتلسكوب Array، حيث تفصل بين كواشف الوميض مسافة 1200 متر. تقيس هذه المحطات كثافة الجسيمات المشحونة (بصمة الدش) على سطح الأرض للأحداث ذات الطاقة المنخفضة التي تقارب 3 × 10¹⁶ ^{إلكترون} فولت.

مشروع مصفوفة الرادار التلسكوبية (TARA) هو جهدٌ يهدف إلى التغلب على بعض المشكلات المتأصلة في تقنيات الكشف الحالية عن الأشعة الكونية. فبسبب الشمس والقمر والطقس، عادةً ما تقتصر تلسكوبات التألق على دورة تشغيل بنسبة 10%. يمكن تشغيل المصفوفات الأرضية خلال النهار، لكنها تتطلب مساحة كبيرة من الأرض، مما يستلزم بناءها في مواقع نائية. يهدف مشروع TARA إلى تطوير نظام كشف راداري ثنائي الاستقرار قادر على العمل على مدار 24 ساعة بتكلفة أقل بكثير من أنظمة الكشف التقليدية. ^{[ 12 ]}

في سبتمبر/أيلول 2012، منحت مؤسسة دبليو إم كيك باحثين في جامعة يوتا منحة قدرها مليون دولار لتطوير نظام رادار ثنائي الاستقرار للكشف عن الأشعة الكونية. سيُبنى هذا النظام بجوار مصفوفة التلسكوبات الحالية، وسيستخدم أجهزة إرسال تلفزيونية تناظرية وأجهزة استقبال رقمية لرصد مدى واتجاه وقوة الأشعة الكونية بهدف تتبعها إلى نقطة منشئها. ^{[ 13 ]} عند اكتماله، سيُعرف هذا المرفق الجديد باسم مرصد دبليو إم كيك للرادار. ^{[ 13 ] [ 14 ]}

• جسيم أماتيراسو