Danske unge med i kosmisk forskning
Gymnasieelever i København og Århus skal deltage i arbejdet med at forstå et af astrofysikkens mysterier: hvor stammer kosmiske stråler med høj energi fra?
”Selvfølgelig er der et pædagogisk sigte, men der er også et element af rigtig forskning”.
Det siger lektor Peter Hansen, leder af projektet DUKS (Dansk Uddannelsesorienteret Kosmisk Stråle projekt). Projektet vil inddrage danske gymnasieelever i udforskningen af gådefuld kosmisk stråling.
På Niels Bohr Instituttet ved Københavns Universitet, hvor Peter Hansen arbejder, finder man et instrument, som er prototypen på det, gymnasieeleverne skal bruge. Det giver et udslag, når det bliver ramt af kosmisk stråling.
For astronauter er der en stor umiddelbar interesse i at kende mængden og retningen af den kosmiske stråling. Strålingen er nemlig skadelig for helbredet og derfor et problem for astronauternes arbejdsmiljø.
På Jorden er den kosmiske stråling heldigvis ikke nær så stort et problem for helbredet. Det skyldes, at langt hovedparten af den energi, som strålingen indeholder, bliver afgivet ved sammenstød med molekyler i atmosfæren. På Jorden får man typisk mindre end en procent af den stråling, som en astronaut på den internationale rumstation ISS modtager.
Alligevel er det vigtigt at finde ud af, hvor meget kosmisk stråling, der rammer Jorden, understreger Peter Hansen:
”Især når vi taler om den meget energirige del af den kosmiske stråling, er det en gåde, hvor den egentlig stammer fra. Det er nærliggende at tro, at den er udløst af voldsomme begivenheder i universet. For eksempel eksploderende stjerner – supernovaer – men i så fald burde der være et mønster, hvor der kom mere stråling fra bestemte retninger, hvor disse begivenheder er indtruffet. Men det er tilsyneladende ikke tilfældet!”.
Netværk af målestationer
Tilmed aner forskerne ikke, hvor langt borte denne stråling stammer fra.
”Vi ved jo, at der overalt i universet er den stråling, som man kalder den kosmiske baggrundsstråling (stråling med lav energi, som stammer helt tilbage fra universets fødsel, red.). Det betyder, at den energirige kosmiske stråling ikke kan rejse uhindret gennem rummet. Den vil kollidere med den kosmiske baggrundsstråling og dermed tabe energi. Jo længere den skal rejse, jo større tab af energi. Derfor ville man umiddelbart tro, at kilderne til den meget energirige stråling måtte befinde sig relativt tæt på os. Men i så fald skulle vi jo kunne se dem!”, forklarer Peter Hansen.
Kort sagt er der flere spørgsmål end svar.
”Den eneste måde at blive klogere er at lave flere målinger. Derfor er det helt reelt, at de danske gymnasieelever faktisk kommer til at deltage i forskning”, siger Peter Hansen.
I den forbindelse er det vigtigt at forstå elevernes indsats som en del af et netværk. Den enkelte målestation giver nemlig ikke specielt meget information. Men har man flere stationer på forskellige lokaliteter, mangedobles værdien af målingerne.
Det skyldes, at den stråling, som rammer Jordens overflade, kun er en lille rest af den stråling, som kom til os fra rummet. Det man i virkeligheden gerne vil vide er, hvor kraftig strålingen var, da den ramte atmosfæren. Det giver den enkelte målestation ikke information om, men har man mange stationer, tegner der sig et billede.
”Jo mere energi, der var i den oprindelige stråling, jo større areal på Jorden vil blive ramt af resterne af strålingen. Derfor kan vi regne baglæns fra det areal, der bliver ramt, til energiindholdet”, forklarer Peter Hansen.
”Forudsætningen er, at udstyret kan registrere tidspunktet for målingen meget nøjagtigt. Det kunne jo være, at der tilfældigvis kom stråling til os fra forskellige retninger nogenlunde samtidigt. Men hvis udstyr på flere gymnasier i Københavnsområdet registrerer et udslag inden for samme mikrosekund, så er det meget usandsynligt, at der skulle være tale om en tilfældighed”.
Desuden vil flere samtidige målinger hjælpe med at fastslå den retning, strålingen er kommet fra. De stationer, der bliver ramt først, må ligge tættere på denne retning.
Det er blandt andet udviklingen inden for positionering via satellit, der har gjort det muligt at kende tidspunktet på to lokaliteter samtidigt med meget stor nøjagtighed.
Pilotprojekt
Ud over Niels Bohr Instituttet er også Institut for Fysik og Astronomi ved Aarhus Universitet involveret i DUKS. Projektet er gjort muligt af en bevilling fra Forskningsrådet for Natur og Univers.
”Det skal da ikke være nogen hemmelighed, at vi håber, projektet vil være med til at gøre flere unge interesserede i at tage fysik på højt niveau i gymnasiet. Vi er sikre på, at de unge vil føle det som spændende, at der er et element af rigtig forskning. Samtidig er der store muligheder for international kontakt”, siger Peter Hansen med henvisning til, at der er tilsvarende projekter i gang i Holland og i Sverige.
”Desuden er der stor interesse for området i USA. Alene i delstaten Nebraska er 35 gymnasier involveret i tilsvarende projekter. På den måde bliver de danske gymnasieelever en del af et stort netværk”, fortæller Peter Hansen.
I første omgang er DUKS et pilotprojekt, som omfatter, at der sættes udstyr op på to gymnasier, et i København og et i Århus. En række gymnasier har meldt deres interesse, men der er endnu ikke taget beslutning om, hvilke der skal have udstyret. Målingerne skal efter planen starte april 2007.