Astrofizycy cząstek ujawniają "Siedmiu wspaniałych"
Europejscy astrofizycy cząstek ujawnili szczegóły na temat swych "Siedmiu wspaniałych" - kluczowych infrastruktur badawczych, które mają pomóc naukowcom w znalezieniu odpowiedzi na kluczowe pytania na temat natury Wszechświata. Siedem infrastruktur zamieszczono w nowej "Europejskiej strategii dla astrofizyki cząstek" (European strategy for astroparticle physics), którą opracowano w ramach unijnego projektu ASPERA (Astroparticle European Research Area). W inicjatywie ASPERA uczestniczy osiemnaście krajowych agencji finansujących odpowiedzialnych za astrofizykę cząstek w trzynastu europejskich krajach. Przedmiotem zainteresowania rodzącej się dziedziny astrofizyki cząstek jest odkrywanie i badanie natury tworzących Wszechświat cząstek oraz ich wzajemnych oddziaływań. Stanowi ona obszar nauki będący stykiem astrofizyki, kosmologii i fizyki cząstek. Astrofizycy cząstek pragną między innymi zgłębić naturę ciemnej materii, zbadać właściwości neutrin i ich rolę w ewolucji kosmosu, określić pochodzenie promieniowania kosmicznego i dowiedzieć się więcej na temat fal grawitacyjnych. W ciągu ostatnich lat odnotowano znaczne postępy w tej dyscyplinie, natomiast udzielenie odpowiedzi na naprawdę poważne pytania wymagać będzie olbrzymich infrastruktur badawczych, które są zbyt kosztowne, by mógł je samodzielnie zbudować jakikolwiek kraj na świecie. - Stoimy na progu nowych odkryć - powiedział Christian Spiering z DESY (niemiecki synchrotron elektronowy), przewodniczący Komitetu Mapy Drogowej (Roadmap Committee). Na samej górze listy życzeń fizyków znajduje się obserwatorium Cherenkov Telescope Array (CTA), które ma umożliwić detekcję wysokoenergetycznego promieniowania kosmicznego. Plany w zakresie tej infrastruktury weszły już w stosunkowo daleką fazę zaawansowania, a jej budowa mogłaby ruszyć już w 2012 r. W tym celu niezbędne byłoby jednak zdecydowane posunięcie do przodu prac projektowych oraz wybór potencjalnych lokalizacji CTA. Kolejnym projektem na stosunkowo zaawansowanym etapie jest KM3NeT, również wymieniony w Europejskiej Mapie Drogowej Infrastruktury Badawczej, którą dwa lata temu przedstawiło Europejskie Forum Strategii ds. Infrastruktur Badawczych (ESFRI). KM3NeT ma składać się z układu czujników optycznych rozmieszczonych na powierzchni kilometra kwadratowego na dnie Morza Śródziemnego. Dzięki wsparciu finansowemu z Siódmego programu ramowego UE (7PR) rozpoczęto już fazę przygotowawczą KM3NET. Czujniki opracowano pod kątem detekcji neutrin, tajemniczych cząstek, które niezwykle trudno wykryć, a które mogą odpowiadać za nasze istnienie. Neutrina odgrywają ważną rolę jako czynnik wywołujący eksplozję umierających gwiazd, w wyniku której do przestrzeni kosmicznej uwolnione zostają niezbędne dla naszego życia pierwiastki ciężkie. Neutrina stanowią przedmiot badań w ramach dwóch innych proponowanych przez ASPERA infrastruktur. Pierwsza z nich to specjalny detektor umożliwiający badanie fundamentalnej natury i masy neutrin. Druga natomiast to gigantyczne obserwatorium podziemne. Oprócz rzucenia nowego światła na neutrina, dzięki podziemnemu obserwatorium fizycy uzyskaliby możliwość szukania dowodów rozpadu protonu. W ramach unijnego projektu LAGUNA (Large Apparatus for Grand Unification and Neutrino Astrophysics) realizowane jest już studium projektowe tej infrastruktury. Inna z umieszczonych na liście infrastruktur koncentruje się na ciemnej materii. Choć materia ta stanowi 95% Wszechświata, wciąż niewiele o niej wiadomo. Według partnerów ASPERA do detekcji i analizy ciemnej materii konieczne są nowe, bardzo czułe detektory. Strategia podkreśla wreszcie znaczenie utworzenia dużego podziemnego detektora fal grawitacyjnych. Istnienie fal grawitacyjnych przewidywał Einstein, a choć od jego czasów doszło do odkrycia takich fal metodą pośrednią, jak dotąd nikt nie przedstawił bezpośredniego, eksperymentalnego dowodu ich istnienia. Dzięki środkom z 7PR rozpoczęto już realizację studium projektowego "Teleskopu Einsteina" (Einstein Telescope). Łączny koszt wymienionych siedmiu infrastruktur szacuje się na co najmniej 1 mld EUR, co oznacza, że kluczowa dla ich realizacji i późniejszej eksploatacji jest współpraca międzynarodowa. W celu urzeczywistnienia owych ambitnych planów partnerzy projektu ASPERA będą w okresie najbliższych lat pracować nad utworzeniem konsorcjów agencji finansujących z Europy i z innych regionów świata. - Zrealizowanie w odpowiednio krótkim czasie Siedmiu Wspaniałych to nie lada wyzwanie - mówi koordynator projektu ASPERA, prof. Stavros Katsanevas z francuskiego Narodowego Centrum Badań Naukowych (CNRS). - Jesteśmy jednak przekonani, że w przeciwieństwie do filmu, nikt nie zginie, ponieważ priorytety te cieszą się poparciem agencji europejskich i ApPEC (Astroparticle Physics European Coordination), a podobne inicjatywy pojawiają się także na innych kontynentach. Istotne znaczenie ma koordynacja i podział kosztów nie tylko na poziomie Europy, ale w skali globalnej. Budowa najbardziej zaawansowanych infrastruktur może ruszyć już za cztery lata. Poza tym, znaczna część wymienionych infrastruktur składa się z układów czujników i detektorów, dzięki czemu mogą zacząć działać już po zainstalowaniu mniejszej liczby takich urządzeń. W miarę rozbudowy o nowe czujniki wzrastać będzie czułość całego układu. Projekt ASPERA finansowany jest w ramach linii budżetowej Szóstego programu ramowego (6PR) "Koordynacja działań badawczych".