العنب-3

بدأ مشروع GRAPES -3 (أو Gamma Ray Astronomy PeV EnergieS phase-3 ) الموجود في أوتي بالهند كتعاون بين معهد تاتا الهندي للأبحاث الأساسية وجامعة مدينة أوساكا اليابانية ، ويشمل الآن أيضًا جامعة ناغويا النسائية اليابانية .

صُمم مشروع GRAPES-3 لدراسة الأشعة الكونية باستخدام مجموعة من كواشف وابلات الأشعة الكونية وكاشف للميونات ذي مساحة كبيرة . ويهدف إلى دراسة تسارع الأشعة الكونية في أربعة سياقات فيزيائية فلكية، تشمل تسارع الجسيمات إلى: (1) حوالي 100 ميغا إلكترون فولت في المجالات الكهربائية الجوية عبر الميونات، (2) حوالي 10 غيغا إلكترون فولت في النظام الشمسي عبر الميونات، (3) حوالي 1 بيتا إلكترون فولت في مجرتنا ، (4) حوالي 100 إلكترون فولت في الكون القريب من خلال قياس تدفق أشعة غاما المنتشرة .

يقع مرصد GRAPES-3 عند خط عرض 11.4 درجة ^شمالاً وخط طول 76.7 درجة شرقاً ^، على ارتفاع 2200 متر فوق مستوى سطح البحر. بدأت عمليات الرصد في عام 2000 باستخدام 217 كاشفًا وميضيًا بلاستيكيًا وكاشفًا للميونات بمساحة 560 مترًا ^{مربعًا.} تكشف هذه الكواشف الوميضية الجسيمات المشحونة الموجودة في زخات هوائية واسعة النطاق ناتجة عن تفاعل الأشعة الكونية عالية الطاقة في الغلاف الجوي. يعمل المرصد حاليًا بحوالي 400 كاشف وميضي موزعة على مساحة 25000 متر مربع ^. عتبة طاقة كواشف الميونات هي 1 جيجا إلكترون فولت.

دراسة

1. أصل وتسارع وانتشار الأشعة الكونية التي تزيد طاقتها عن 10 ¹⁴ إلكترون فولت في المجرة وما وراءها.
2. وجود "الركبة" في طيف طاقة الأشعة الكونية.
3. إنتاج و/أو تسريع الأشعة الكونية ذات الطاقة الأعلى (~10 ²⁰ إلكترون فولت) في الكون.
4. علم الفلك لأشعة غاما متعددة تيرا إلكترون فولت من النجوم النيوترونية والأجسام المدمجة الأخرى.
5. الشمس هي أقرب جسم فلكي، ومسرّع للجسيمات النشطة وتأثيراتها على الأرض.

بدأ أول تجربة للأشعة الكونية عام 1955 على يد بي. في. سريكانتان، وذلك بإنشاء غرف سحابية ، مُعلنةً بذلك بداية الأبحاث في مختبر الأشعة الكونية (CRL) في أوتي. وشهد العقد التالي تجارب متنوعة شملت تفاعلات عالية الطاقة ودراسات موسعة لوابلات الأشعة الكونية في هذا المختبر. وقد شُغّلت فيه أكبر غرفة سحابية متعددة الألواح في العالم كجزء من مصفوفة لوابلات الأشعة الكونية، وحُصل على نتائج مهمة حول التفاعلات النووية عالية الطاقة ونوى وابلات الأشعة الكونية الواسعة. وفي أوائل السبعينيات، شُغّل نظام ثلاثي يتألف من عداد تشيرينكوف هوائي ، وغرفة سحابية متعددة الألواح، ومطياف امتصاص كلي، لدراسة الاختلافات في خصائص التفاعلات مع نوى البروتونات والبيونات في نطاق الطاقة من 10 إلى 40 جيجا إلكترون فولت. وقد مكّن هذا من دراسة البنية الزمنية للمكونات النووية النشطة لوابلات الأشعة الكونية، وأدى إلى اكتشاف أن المقطع العرضي لإنتاج النيوكليون-مضاد النيوكليون يزداد بشكل ملحوظ مع الطاقة.

استكمالاً لأبحاث الأشعة الكونية في مختبر أبحاث الأشعة الكونية (CRL)، جرى تطوير تجربة GRAPES-1 على مراحل متعددة إلى GRAPES-2. إلا أنه نظراً للصعوبات التقنية والإدارية التي واجهت توسيعها، أُنشئت تجربة جديدة في موقع RAC على بُعد 8  كيلومترات من الموقع القديم، وتُعرف باسم GRAPES-3. تعمل تجربة GRAPES-3 حالياً باستخدام حوالي 400 كاشف وميضي بلاستيكي (مساحة كل منها 1 متر مربع ⁾ بمسافة فاصلة تبلغ 8 أمتار، لتسجيل كثافة الجسيمات ووقت وصولها في وابلات الأشعة الكونية، وذلك بشكل مستمر. تُعد مصفوفة GRAPES-3 حالياً أعلى مصفوفة تقليدية لوابلات الأشعة الكونية واسعة النطاق كثافةً في العالم، كما أن هذه التجربة، بالإضافة إلى كاشف تتبع الميونات الضخم الذي تبلغ مساحته 560 متراً ^مربعاً ، تُعد أيضاً أكبر كاشف تتبع مساحة في العالم.

تم الحصول مؤخراً على العديد من النتائج من تجربة GRAPES-3 حول مجموعة متنوعة من المواضيع، وبعضها مدرج أدناه.

• قياس التركيب الأولي في نطاق الطاقة من 50 تيرا إلكترون فولت إلى 1 بيتا إلكترون فولت، متداخلًا مع القياسات المباشرة
• قياسات دقيقة لأحداث انخفاض فوربوش ، بما في ذلك اعتماد سعتها على الصلابة
• قياس المجال المغناطيسي المضطرب في منطقة غلاف الصدمة في الانبعاثات الكتلية الإكليلية (CMEs) باستخدام بيانات الميونات متعددة الصلابة
• قياس دقيق للتباين الشمسي اليومي وتوافقياته العليا، بما في ذلك اعتماده على الصلابة.
• قياس دقيق لتدرج كثافة الأشعة الكونية في النظام الشمسي عن طريق فحص تدفق سوينسون
• قياس دقيق للارتباط العكسي بين التغيرات في سرعة الرياح الشمسية وشدة الأشعة الكونية
• قياس الجهد الكهربائي وحجم وارتفاع سحابة رعدية، مما حطم الرقم القياسي السابق. ^{[ 1 ]}

• هاريهاران، ب.؛ وآخرون  (2019). "قياس الخصائص الكهربائية لسحابة رعدية من خلال تصوير الميونات بواسطة تجربة GRAPES-3". رسائل المراجعة الفيزيائية . 122 (10) 105101. arXiv : 1903.09801 . Bibcode : 2019PhRvL.122j5101H . doi : 10.1103/PhysRevLett.122.105101 . PMID 30932668. S2CID 85500186 .  
• موهانتي، ب.ك. وآخرون  (2016). "الضعف المؤقت للدرع المغناطيسي للأرض الذي تم رصده بواسطة انفجار الأشعة الكونية" . رسائل المراجعة الفيزيائية . 117 (17) 171101. رمز Bibcode : 2016PhRvL.117q1101M . doi : 10.1103/PhysRevLett.117.171101 . PMID 27824449 . 
• "كيف تستخدم الهند الأنابيب المعاد تدويرها للكشف عن العواصف الشمسية العنيفة" - مقال إخباري من بي بي سي، 1 مارس 2017

• الصفحة الرئيسية
• تمت أرشفة GRAPES-3 في 8 أكتوبر 2011 على موقع Wayback Machine