Perspektywy Astrofizyki Cząstek

W ostatnich dwóch dekadach na styku fizyki cząstek elementarnych, astrofizyki i kosmologii wyewoluowała nowa interdyscyplinarna domena - astrofizyka cząstek. Obejmuje zarówno techniki eksperymentalne jak i teoretyczne metody badawcze stosowane w wymienionych obszarach. Wzajemne zależności tych dyscyplin są oczywiste. Większość odkryć w fizyce cząstek ma natychmiastowy wpływ na nasze rozumienie procesów we Wszechświecie i vice versa, odkrycia w kosmologii nieuchronnie odbijają się na fizyce najmniejszych skal.

Astrofizyka cząstek podejmuje wiodące kwestie jakie pojawiają się we współczesnej fizyce. Od poszukiwania ciemnej materii, przez badanie własności neutrin i ich roli w ewolucji Wszechświata do takich zjawisk w jego odległej i bieżącej historii, które charakteryzują się ekstremalnymi energiami tzn. takimi, które o wiele rzędów wielkości przekraczają te, osiągane w ziemskich akceleratorach. Pytania związane z taką wysokoenergetyczną składową Wszechświata dotyczą przede wszystkim pochodzenia promieniowania kosmicznego tj. zarówno jego źródeł i dalszej propagacji w środowisku międzygalaktycznym ale również zrozumienia natury kosmicznych akceleratorów. Śledzenie tych źródeł odbywa się również przez neutralne, stabilne cząstki takie jak neutrino czy promieniowanie gamma. Innym oczekiwanym przejawem gwałtownych procesów kosmicznych są fale grawitacyjne. We współczesnej astronomii mówimy, że obserwacja i dalsza interpretacja źródeł promieniowania oparta jest o system wielorakich nośników informacji. Od eksploatowanego dotychczas promieniowania elektromagnetycznego w szerokim zakresie widma do detekcji promieniowania kosmicznego, promieniowania gamma, neutrin i pewnie w niezbyt odległej przyszłości - fal grawitacyjnych. Ogromna rozpiętość energii nośników - blisko 30 rzędów wielkości - angażuje różne techniki i metody detekcji jak również właściwą eksperymentowi infrastrukturę.

Ceną takiego frontalnego podejścia do badanych zagadnień jest konieczność koordynacji eksperymentów w różnych zakresach energii jak i spójnej współpracy w opisie teoretycznym. Zatem wspólne projekty różnych grup badawczych będą definiować działania również polskiej sieci astrofizyki cząstek.