Pracownia Fizyki Promieniowania Kosmicznego NCBJ w Łodzi

Zakład Fizyki Promieniowania Kosmicznego w Łodzi prowadzi badania podstawowe w dziedzinie fizyki i astrofizyki promieniowania kosmicznego oraz fizyki wysokich energii.
Głównym celem tych badań jest znalezienie odpowiedzi na kilka fundamentalnych pytań:
  • Z jakich źródeł pochodzi promieniowanie kosmiczne?
  • Jakie procesy fizyczne i astrofizyczne przyspieszają cząstki do tak wysokich energii?
  • Jakie astrofizyczne warunki panują w obiektach akceleracji cząstek?
  • Jakie są własności oddziaływań cząstek o bardzo wysokich energiach?

Promieniowanie kosmiczne wysokich energii generuje w atmosferze kaskady cząstek, tzw. Wielkie Pęki Atmosferyczne (WPA). Rejestracje Wielkich Pęków i badania ich własności są główną metodą eksperymentalnych badań promieniowania kosmicznego bardzo wysokich energii.

Zakład w Łodzi uczestniczy w realizacji następujących międzynarodowych projektów:

  • JEM-EUSO – satelitarny teleskop, który będzie obserwował Wielkie Pęki po raz pierwszy nie z powierzchni Ziemi, ale z wysokości Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Jego głównym zadaniem jest poszukiwanie źródeł promieniowania kosmicznego o energiach powyżej 1019 eV. Naszym zadaniem w tym projekcie jest budowa zasilaczy wysokiego napięcia i szybkich przełączników do fotopowielaczy oraz symulacje obserwowanych zjawisk.
  • KASCADE-Grande – duży eksperyment naziemny do badania składu masowego pierwotnego promieniowania kosmicznego i oddziaływań hadronów w zakresie energii E0= 1016– 1018 eV. Eksperyment KASCADE-Grande oficjalnie zakończył działanie w 2009 r. Jednakże główne jego części stanowią niezbędny składnik eksperymentu LOPES badającego promieniowanie radiowe generowane przez pęki.
  • POLAR – eksperyment satelitarny, który będzie mierzył polaryzację fotonów rentgenowskich pochodzących z błysków promieniowania gamma. W Łodzi dla POLARa zaprojektowaliśmy zasilacz wysokiego napięcia, zbudowaliśmy jego prototyp i tzw. model inżynieryjny.

W łódzkim laboratorium prowadzimy także badania neutronów powstających w wyniku oddziaływań cząstek WPA w detektorze. Zajmujemy się interpretacją zjawiska tzw. neutronów wielokrotnych zarejestrowanych w naszym laboratorium podziemnym. Przeprowadziliśmy pomiary tła neutronów termicznych i nietermicznych w podziemnym laboratorium Gran Sasso i w kopalni soli w Slanic w Rumunii.

Prowadzimy badania transportu i oddziaływań neutronów porównując wyniki symulacji przy pomocy pakietu GEANT-4 z pomiarami. Te prace są realizacją naszego udziału w projekcie ISOTTA, którego celem jest opracowanie technologii i warunków produkcji niskotłowych materiałów niezbędnych do budowy eksperymentów poszukujących bardzo rzadkich zjawisk w badaniach neutrin.

Corocznie organizujemy w Łodzi (a od 2008 r. także w Poznaniu) europejskie warsztaty Masterclasses – Hands on Particle Physics z wideokonferencją z CERN przybliżające uczestnikom cele i metody pracy w fizyce wielkich energii. Współpracujemy z  ośrodkami naukowymi w kraju i w Europie.