計劃用四個群組的熒光望遠鏡掃描探測器陣列的上空，繪制空氣簇射粒子在大氣層中橫沖直撞時產生的微弱藍光或紫光線條圖。

為了紀念在空氣簇射研究方面頗有建樹的法國物理學家皮埃爾·奧格（1939年，他在研究中發現宇宙輻射與空氣簇射有關。他還估計，創生大規模空氣簇射的入射粒子能量至少高達1015電子伏特），三位科學家把這座天文臺以他的名字命名。隨后，科學家們從一個國家到另一個國家，籌集建造奧格天文臺所需資金。他們還召集了來自全球、希望加入奧格團隊的一群高能物理學家。接下來，這些物理學家也利用各自的關系，從當地政府那里爭取資金。很快，美國、德國、法國和阿根廷及其他多國答應提供幫助。

與此同時，奧格團隊調查南非、澳大利亞和南美洲的奧格天文臺備選地址。篩選條件一大堆，而最主要的是必須有天空晴朗的大片空曠平地。南非很希望奧格天文臺能設在他們那里。但奧格團隊認為，南非的物理學家數量不足以支持這個項目。澳大利亞候選地址也有一個缺陷：它位于軍事控制區，不太利于國際合作。

1995年11月，克洛寧、沃特森和波拉塔夫宣布奧格天文臺將建在海拔大約1400米的阿根廷潘帕·亞馬麗娜平原上。除了位于西邊的礦業小鎮馬拉圭（人口2.3萬）之外，這個平原空曠得正如奧格團隊所需。更好的是，當時的阿根廷總統梅內姆為自己的國家能主辦一個國際性科學項目而非常興奮，答應出資相當于1000萬美元的阿根廷比索。該項目選址所在地門多薩省，答應另外出資500萬美元。

2001年，正在奧格天文臺的建設如火如荼之時，阿根廷遭遇有史以來最嚴重的經濟危機和政府變更。阿根廷比索瞬間貶值七成。奧格團隊不得不再度到各處籌措資金，這也是奧格天文臺遭遇的最大挫折之一。另一個挫折是在2010年。當時，美國出資方拒絕出錢在美國科羅拉多州建設奧格天文臺的姊妹天文臺。如果這個天文臺能建成，就能讓科學家為尋找超高能宇宙射線來源而掃描整個天空，而不只是南半球天空。

雖然建造過程并不順利，奧格天文臺的首批154部探測器還是得以在2004年1月1日開始了數據采集。其余探測器分階段部署，整個探測器陣列在2008年完工。其中每個塑料圓筒箱里都裝著1.2萬升純化水。當一個空氣簇射微粒經過這些水時，就會出現一道光。每個箱子都與光電管連接，因此能測量這道光。箱子頂部的天線把數據傳送到位于馬拉圭鎮的奧格天文臺總部，從那里發送給全球大約350位科學家進行研究。

他們在這方面的首個十年（2004～2014年）工作，產生了一系列頗有誘惑性的結果，其中包括：許多最高能射線其實并非是常見的質子，而是諸如鐵之類的重核。如果真是如此，那就是一個從未有人想到過的驚人結果，能夠揭示超高能宇宙射線的神秘加速機制。但與此同時，這個驚人結果也會危及奧格團隊的核心目標：相對于質子而言，重核更容易被星系間的磁場影響而強烈偏離方向，這會讓重核的方向隨機化，因此也就不可能追溯超高能宇宙射線的源頭——這樣一來，旨在找尋超高能宇宙射線源頭的奧格天文臺又有何用呢？奧格團隊不是自扇耳光嗎？

2007年，這個擔憂看來最終消除了。奧格團隊在對采集自27道射線的數據進行了3年半的分析后報告說，超高能宇宙射線看來主要來自于天空中由附近星系里超大質量黑洞所占據的位置。其含義是，與巨型黑洞有關的某種機制在把微粒加速到超高能量。這一推測的公布激起了一陣媒體亢奮，一些一知半解的記者竟然聲稱：宇宙射線來源之謎終于被徹底破解了。

但真相并非如此。隨著此后幾年里相關數據的逐漸累積，上述相關性越來越弱。最終，奧格團隊間接承認他們有可能混淆了數據——或許，隨機的星系間磁場干擾了研究結果。但奧格團隊爭辯說，他們當時急于發表研究結果情有可原，他們只是賦予了觀測結果統計學上的意義（而非給出最終結論），以便其他科學家思索、評估這些結果，這也是科學研究的慣例之一。

當然，超高能宇宙射線之謎至此仍未破解。為了打破僵局，奧格團隊希望能升級奧格天文臺。升級的基本策略是，對每一個初級宇宙射線微粒的質量進行更好的測量，由此把相對未偏離方向的質子與較重的微粒區分開。奧格團隊希望，如果大自然能更仁慈一些，如果超高能宇宙射線中有足夠的質子來提供統計數據，也許他們就能發現這些射線的源頭。

不難看出，要靠奧格天文臺來找到超高能宇宙射線的來源，這些“如果”無疑昭示著很大的難度。目前，奧格天文臺的熒光望遠鏡負責測量初級宇宙射線微粒的質量。隨著每次空氣簇射在大氣層里下降，這些望遠鏡都會觀測它怎樣擴張和沉積能量。但熒光望遠鏡只能在清朗無月的夜晚工作，這就限制了它們的觀測時間。因此，奧格團隊想改為觀測空氣簇射中的μ介子數量。μ介子是行為像重電子的短命粒子。由于空氣簇射中的μ介子容易在較重宇宙射線微粒之間的碰撞中最大量地產生，了解它們的豐富度就應該能告訴科學家到達地球的初級宇宙射線是質子還是重核。

基于μ介子比其他粒子能更深地穿透到水箱里，科學家們提出了升級奧格天文臺的5種建議，實際上代表著辨識μ介子的5種不同方法。每種方法都要求一個不同的新電子儀器、新探測器組合，以及對所有1600個水箱的內部改造，難怪升級成本高達1500萬美元。支持升級者指出，這一投資是值得的，部分原因是現有探測器陣列幾乎沒機會獲得辨識超高能宇宙射線來源所需的統計數據，但照樣每年得花170萬美元來維持這些探測器運轉。

然而，μ介子探測計劃是否可行尚待檢驗。因此，有關方面依然可能會認為升級奧格天文臺并不值得，甚至就連這座天文臺本身也需要關閉。但克洛寧堅持認為，現在就放棄奧格天文臺為時尚早，因為這座天文臺的目的是探索，不進行足夠的探索就不可能有太多收獲。阿根廷科學家則指出，放棄奧格天文臺將讓阿根廷失去一個大大提升該國科研能力的項目。更重要的是，阿根廷將因此失去一個激勵年輕人熱愛物理學的良好動因。

小小的馬拉圭鎮現在擁有了第一所大學，奧格團隊的科學家和工程師們定期為該校一、二年級的大學生講課。一名2012年入學的女生原本對數學感興趣，但在奧格天文臺了解到越來越多關于宇宙射線的知識后，她改學了物理。此外，迄今已有360人因為在奧格天文臺做研究工作而獲得博士學位，其中有許多是阿根廷學生。奧格天文臺的5個升級方案中，有兩個從設計到建造的所有方面都計劃在阿根廷完成。總而言之，奧格天文臺的建立為阿根廷培養了全新一代與國際頂尖物理學家接軌的科研人員，這在該天文臺建立之前是無法想象的。

阿根廷科學部指出，正因為奧格天文臺，阿根廷才現身于全球科技地圖上。受此影響，歐洲空間局的“深空天線三號”射電拋物面天線安裝在了馬拉圭以南約30千米處，來支持歐空局“火星快車”“赫歇爾”“普朗克”等任務。目前，阿根廷與巴西聯手，正在阿根廷北部建造“大拉丁美洲毫米陣列”。如此看來，一旦奧格天文臺項目真的終止，對阿根廷的打擊將非常之大。對此，為奧格天文臺出資的大老板們會不會不屑一顧呢？

空氣簇射

空氣簇射是由法國人布魯諾·羅西在1934年發現的。他用彼此隔開的探測器觀測宇宙射線，發現許多粒子同時到達不同的探測器。這一現象現在被稱為“空氣簇射”。

實際上，空氣簇射是一個范圍很寬（許多千米寬）、由離子化粒子和電磁輻射組成的射束。當初級宇宙射線（即來自于地球之外源頭的射線）進入地球大氣層的時候，就會產生這些粒子和輻射。射束是指入射粒子 ——可以是一個質子、一個原子核、一個電子、一個光子或一個正電子（這種情況很少見）——撞擊空氣中的一個原子核，由此產生了許多高能強子。不穩定的強子在空氣中迅速衰減成其他粒子和電磁輻射，成為簇射成分的一部分。包括X射線、μ介子、質子、反質子、阿爾法粒子、介子、電子、正電子和中微子在內的次級輻射大量降落，即形成了簇射。

宇宙輻射劑量中的大部分來源于μ介子、中子和電子。基于地球磁場、高度和太陽周期，全球不同地區的宇宙射線劑量各不相同。飛機上的宇宙輻射劑量很高，機組人員所受到的輻射劑量遠超過其他人。核電站的工作人員亦如此。如果飛行路線經過兩級地區附近高空，輻射劑量則更高。

推薦訪問： 宇宙射線 捕捉