Na sklonku 30. let si francouzští fyzici při experimentech v Alpách všimli „duchů“. Stovky metrů od sebe vzdálené detektory pravidelně nečekaně zaznamenávaly současné „zásahy“ částicemi s vysokou energií. Kde se mohou brát? Tým vedený fyzikem Pierrem Augerem se záhadou začal zabývat blíže a ukázal, že jde v podstatě o malé „kapky“ ze spršky vzniklé při dopadu částic s opravdu vysokou energií do naší atmosféry. Ty se vřítí do atmosféry velikou rychlostí a při následných srážkách vzniká ohromné množství „odpadu“ v podobě nárazem rozbitých částic či částic zcela nově vzniklých. Auger přesvědčivě ukázal, že původci těchto řetězových nehod na obloze k nám musí přilétat velmi rychle. Podle jeho výpočtu musely mít tyto kosmické částice zhruba milionkrát vyšší energii, než se v té době považovalo za možné. Přesněji řečeno se Auger dopočítal, že se musí jednat o částice s energiemi kolem 1 015 eV. To jsou řádově tisíckrát vyšší energie, než jaké mají částice létající největším pozemským urychlovačem LHC (u něj jsou to jednotky teraelektronvoltů, tj. 1 012 eV). Dnes už víme, že se Auger mýlil. Ve skutečnosti se objevují i částice s podstatně vyššími energiemi, a to až 1 020 eV. Podařilo se například zachytit stopy příletu částice s energií zhruba 1,5 × 1 020 eV, což odpovídá zhruba 24 J. Zákonný limit maximální energie projektilu ze vzduchové zbraně u nás je 16 J, v Německu či Belgii je to 7,5 J, v Kanadě pak jenom 5,7 J. Řekněme rovnou, že podobní rekordmani jsou extrémně vzácní – na čtverečním kilometru byste jich zachytili jen pár za století – ale částic s energií jen o řád či dva menší už lze zachytit podstatně více (platí zhruba, že částic s energií o řád nižší je zhruba tisíckrát více). Kde se berou? Jakmile fyzikové přítomnost rekordních částic odhalili, logicky si začali klást otázku, odkud se berou. Hlavními kandidáty jsou samozřejmě především extrémní objekty, například supermasivní černé díry v jádrech některých galaxií. Otázka visí ve vzduchu už desítky let a zatím na ni nemáme definitivní odpověď. Od září alespoň jasně víme, odkud nejsou. V časopise Science vyšla práce velkého týmu fyziků pracujících (byť většinu času jen na dálku ze svých domovských zemí) na tzv. Observatoři Pierra Augera v Argentině. Najdeme mezi nimi i velmi početnou českou skupinu, a to především z pražského Fyzikálního ústavu Akademie věd, ale také z olomoucké Přírodovědecké fakulty na Palackého univerzitě a z pražské Matematicko- -fyzikální fakulty Univerzity Karlovy. Augerovu observatoř tvoří 1 600 částicových detektorů v argentinské pampě. Dokážou zachytit stopy dopadu částic kosmického záření do atmosféry na ploše zhruba 3 000 km2, a to hned dvěma způsoby. Jedním z nich jsou v pravidelných intervalech rozmístěné velké nádrže s vodou, ve kterých detektory zachycují charakteristické záblesky vydávané částicemi ze spršky, když zpomalují ve vodě v detektoru (tzv. Čerenkovovo záření). Observatoř je navíc vybavena ještě další sadou detektorů, které zachycují (fluorescenční) záblesky vznikající během spršky ještě v atmosféře. Ty pracují pouze během jasných nocí, a tak fungují cca 13 % celkového času. Observatoř provádí měření už zhruba 13 let a za tu dobu se jí podařilo zachytit stopy zhruba 80 000 dopadů částic s vysokými energiemi do naší atmosféry, včetně směru jejich příletu. Statistický rozbor těchto výsledků zveřejněný na konci září v Science pak jasně ukazuje, že „kosmické projektily“ těžko mohou být původem z naší galaxie a přicházejí k nám odněkud ze vzdáleného vesmíru. Některé další analýzy, včetně dříve publikovaných studií založených na měření Observatoře Pierra Augera, již naznačily, že by snad částice mohly přicházet z některých blízkých galaxií, ale nejsou zatím dostatečně spolehlivé. I proto, že velkou část vysokoenergetického záření tvoří nabité částice, které při průletu vesmírem mohou snadno měnit směr v magnetickém poli, a tak je zpětný odhad jejich přesné dráhy v podstatě nemožný. Kam dál Práce fyziků pracujících na této problematice tedy nekončí. Za prvé se budou nepochybně snažit přijít s metodou, jak přesněji určit, odkud dané částice přicházejí. To je možné především u částic s velmi vysokými energiemi, které mění směr jen pomalu – bohužel, jak jsme si říkali, takových je málo. Ale fyzici a matematici rozhodně mohou přijít například s rafinovanějšími matematickými postupy, které jim umožní přesněji a spolehlivěji spojit zdroje těchto částic s objekty v nebeských katalozích. Observatoř Pierra Augera také prochází od loňského roku modernizací, která například umožní odlišit v přilétávajícím kosmickém záření lehká jádra – ta jsou zase zajímavá proto, že nemění tolik směr a směr jejich příletu lépe odpovídá poloze zdrojů, ve kterých vznikly. Zároveň se také na observatoř montují další typy detektorů (tzv. scintilátory). Ty mají pomoci přesněji určit observatoří zatím nedokonale měřenou složku spršek kosmického záření, a to tzv. miony. Miony jsou velmi hmotné částice s velmi krátkou životností, ale v daném případě to jejich měření nebrání: miony ze srážek se pohybují tak rychle, že díky „protažení“ (správně dilataci) času známému z teorie relativity bez problémů dorazí od místa svého vzniku v atmosféře až k Zemi. Měření mionů důležitým způsobem doplní naše vnímání událostí na obloze. Observatoř je zatím stavěna tak, aby zaznamenávala stopy srážek v atmosféře. Nejde tedy ani tak o to, zachytit všechny kapky ve spršce, ale zachytit z každé spršky alespoň některé, aby si fyzikové mohli do statistik udělat obrazně řečeno čárku (ve skutečnosti se samozřejmě zaznamenává více údajů, včetně směru příletu částice, ale také energie spršky atd.). Mionové detektory tak umožní doplnit do statistik další údaje, půjde pak především přesněji dopočítat, který typ částice k nám vlastně z dálného vesmíru přiletí. Stará fyzikální záhada žije novým životem.
