'

Гамма-астрономия сверхвысоких энергий: Российско-Германская обсерватория Tunka-HiSCORE

Понравилась презентация – покажи это...





Слайд 0

Гамма-астрономия сверхвысоких энергий: Российско-Германская обсерватория Tunka-HiSCORE Л.А.Кузьмичев (НИИЯФ МГУ) 7.07.2012


Слайд 1

Широкоугольная (~1 стер) гамма-обсерватория Тунка-HiSCORE c энергетическим порогом 20 – 50 ТэВ. План доклада 1. Гамма-астрономия высоких энергий: результаты и новые проекты. Коллаборация Тунка-HiSCORE. 3. Основные направления исследований. 4. Методика регистрации и реконструкции событий. 5. Конструкция установки. - Оптическая станция. - Система сбора. Узкоугольный черенковский детектор. Мюонный детектор. 6. Этапы развертывания и оценка стоимости


Слайд 2

Гамма-астрономия высоких энергий ТэВных источника 1873 ГэВных источника


Слайд 3

Поиск ПэВатронов


Слайд 4


Слайд 5


Слайд 6

Проекты (высокие энергии) Международные: CTA ( 2017-18) - ~150 млн. евро 2. HAWC (2014) - ~30 млн. долларов 3. LHAASO (2013-2018) ~150 млн. долларов Российские: Тунка- HiSCORE Гамма-телескоп на пике Терскол (Петков) 3. 5@5 (А.М.Быков и др.)


Слайд 7

Проект 5@5 F.Aharonian, A.Konopelko, H.Volk. arXiv: astro-ph/0006163 Черенковский детектор с порогом 5 ГэВ на высоте 5 км Стереоскопический IACT 5 ГэВ – 1 фотон/m2 для изображения нужно 50 ф.э. – диаметр зеркала 20 м.


Слайд 8

Коллаборация   Германия Россия Гамбургский университет (Гамбург) МГУ НИИЯФ( Москва (D.Horns, M.Tluczykont et al.) НИИПФ ИГУ (Иркутск) ДЭЗИ-Цойтен (Цойтен) ИЯИ РАН (Москва) (C.Spiering, R.Wischenewski et al.) ИЗМИРАН (Троицк) + Мюнхен ОИЯИ НИИЯФ (Дубна +Тюбинген НИЯУ МИФИ (Москва)


Слайд 9

S.F.Beregnev, S.N.Epimakhov, N.N. Kalmykov, N.I.Karpov, E.E. Korosteleva, V.A. Kozhin, L.A. Kuzmichev, M.I. Panasyuk, E.G.Popova, V.V. Prosin, A.A. Silaev, A.A. Silaev(ju), A.V. Skurikhin, L.G. Sveshnikova, I.V. Yashin. Skobeltsyn Institute of Nucl. Phys. of Moscow State University, Moscow, Russia; N.M. Budnev, O.A. Chvalaev, O.A. Gress, A.V. Dyachok, E.N. Konstantinov, A.V. Korobchebko, R.R. Mirgazov, L.V. Pan’kov, A.L. Pahorukov, Yu.A. Semeney, A.V. Zagorodnikov. Institute of Applied Phys. of Irkutsk State University, Irkutsk, Russia; L.B. Bezrukov, B.K. Lubsandorzhiev, B.A. , N.B. Lubsandorzhiev, R.I. Rubsov, Shaibonov(ju) et al. Institute for Nucl. Res. of the Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia; V.S. Ptuskin, V.N. Zirakоshvili IZMIRAN, Troitsk, Moscow, Russia; L.G. Tkachev et al. (JINR, Dunana) A.G. Bogdanov, R.P. Kokoulin, S.Y. Matveev, A.A. Petrukhin, I.V. Yashin et al. MEPHI Участники из России


Слайд 10

Расстояние между детекторами 150 м Обсерватория Тунка-HiSCORE


Слайд 11

Поиск локальных галактических источников гамма-квантов с энергией выше 20-30 ТэВ (поиск ПэВатронов). Исследование потоков гамма-излучения от известных источников в области энергии выше 20 – 30 ТэВ. Поиск диффузного излучения от Галактического диска. Исследование энергетического спектра и массового состава космических лучей в энергетическом диапазоне 5·1613 – 1019 эВ на недостижимом ранее уровне статистической обеспеченности. Исследование высокоэнергичной части спектра от наиболее ярких блазаров (поглощения гамма-квантов на межгалактическом фоне, поиск аксион-фотонных переходов) Поиск диффузного излучения и излучения от локальных источников в диапазоне энергий 1015 – 1017 эВ (поиск проявлений нарушений Лоренц-инвариантновсти) Главные направления исследований


Слайд 12

Основные задачи


Слайд 13

Name R lon lat Ra del Tnabl (N>20 TeV) 12 Cygnus 0.58 74.0 -8.5 20.8 30.7 Ver 100 h 1000 соб. 13 DR4 1.5 78.2 2.1 20.4 40.4 14 HB21 0.8 89.0 4.7 20.8 50.7 15 DA 530 2.0 93.3 6.9 20.9 55.4 16 CTB104 1.5 93.7 -0.2 21.5 50.8 17. Boomerang 106.3 2.7 22.5 60.8 270 500 cob 18 Cassiope 3.4 111.7 -2.1 23.4 58.8 300 180 соб 19 0.7 114.3 0.3 23.6 61.9 20 1.6 116.5 1.1 23.9 63.2 21 CTB 1 1.6 116.9 0.2 24.0 62.5 22 CTA 1 1.4 119.5 10.2 0.1 72.8 Ver 4% 300 500-800 23 Tycho 2.2 120.1 1.4 0.4 64.1 Ver 360 120-180 соб. 24 R5 1.20 127.1 0.5 1.5 63.1 25 3C58 2.6 130.7 3.1 2.1 64.8 26 HB3 2.2 132.7 1.3 2.3 62.5 27 HB9 0.8 160.9 2.6 5.0 46.2 28 S147 0.8 180.0 -1.7 5.7 28.0 29 Crab 2.0 184.6 -5.8 5.6 22.0 Ver 100 h 5000 соб. 30 IC443 1.5 189.1 3.0 6.3 22.5 Mil Источники, которые мы можем видеть. Красный цвет – есть ТэВ-ное излучение; синий цвет – ожидаемое время наблюдения и число событий > 20 ТэВ для Hiscore


Слайд 14

Поток вторичных фотонов в одной из моделей с нарушением Лоренц-инвариантности


Слайд 15

50 events or 5 RMS 1 - 1.5 km2 , 4 pmt per station 2- 1.5 km2 , 16 pmt per statition = 2 plus 1.5 10 4 m2 muon detectors - 10 km2 - 100 km2


Слайд 16

Методика регистрации и реконструкции событий


Слайд 17

Пути понижения порога Использование конусных светосборников - S ФЭУ в 4 раз 2. Аналоговое суммирование сигналов в одной станции S в n раз 3. Уменьшение T до 5-10 нс 4. Увеличение чувствительности ФЭУ к ультрафиолетовому свету - покрытие шифтерами - в 1.5 -2 раза. Eth ~ ( Sdet. Twind . ?)-1/2


Слайд 18

Эффективность регистрации гамма-квантов (? 3-х станций) ? =0 град ? = 25 град


Слайд 19


Слайд 20

Режекция фона от протонов Угловое разрешение до 0.1 град Глубина максимума и число сработавших детекторов


Слайд 21

Угловое разрешение Джиттер в 1 нс – 0.1 град ( база в 150 м) для плоского фронта Фронт – конусный – угол раствора 179 град – без определения оси ливня точность около 1 град. E = 25 TeV


Слайд 22

Конструкция установки


Слайд 23

Конуса и ФЭУ


Слайд 24

А: Зависимость коэффициента отражения для материала конусов от длины волны Б: Зависимость эффективной площади от зенитного угла для различных значений коэффициента отражения.   Alanod-4300


Слайд 25

Фотоумножитель R5912 (Hamamatsu) 9352 KB (Electron Tube) 6 динодов Диноды из CuBe Цена 1300 евро, 1000 ФЭУ в год В настоящее время обсуждается также возможность производства фотоумножителя с полусферическим фотокатодом большой площади на предприятии МЭЛЗ-ФЭУ в Москве.


Слайд 26

Оптическая станция


Слайд 27

Система сбора стации DRS-4 - DRS ( Domino Ring Sampler) 4 – это 9-входовой оцифровщик формы сигнала с шагом до 0.2 нс в 1024 точках Стоимость – 80 евро.


Слайд 28

Узкоугольный черенковкий детектор Зеркало, площадь 2 м2 Один ФЭУ (20 см диаметра) или 4 с меньшим диаметром Угол обзора ±5-7 градусов Ожидаемая стоимость: ~ 0.5 млн. руб за станцию (зеркало + механика слежения)


Слайд 29

Мюонный детектор Для режекции адронного фона в 10 раз площадь мюонного детектора должна быть примерно 1% от полной площади установки. От протона с энергией 30 ТэВ будет зарегистрировано 4-6 мюонов Для подавления электронов и гамма-квантов надо заглубить детектор на глубину 50-100 см Площадь одного детектора 10 м2


Слайд 30

Два базовых модуля (слой координатной плоскости) перед тестированием на супермодуле МГ УРАГАН (справа)


Слайд 31

Этапы развертывания Существующее финансирование: Совместный грант общества Гельмгольца и РФФИ ( 3-х годичный) ~10 млн руб. 2. Грант РФФИ ОФИ-м Ближайшее, возможное Запрос в BMBF ( октябрь 2012) – около 1 млн евро 2. Заявка в Мин.Науки – 3 млн.руб 3. Заявка на грант- офи-м – весна 2013 4. Возможная поддержка со стороны МГУ Поддержка со стороны ИГУ – 20 млн. руб.за 3 года ( часть уйдет на содержание полигона и развитие инфрастуутуры) 6. Поддержка работ в Дубне со стороны ДЭЗИ По-видимому этого достаточно для создания первой очереди установки и проведения R&D


Слайд 32

S=1.5 km2 , 60 станций, шаг 150 м , 240 ФЭУ (150 есть), 30 млн. руб 2012-2014 годы S = 10 km2, 225 станций , шаг 200 м, 1000 ФЭУ, 150 млн. руб. S = 100 km2, 2000 станций, Шаг 200 м, по 1 ФЭУ в станции 450 млн.руб (11 млн. евро) S = 1.5 km2, 60 станций по 16 ФЭУ, 1000 ФЭУ или (и) система зеркал ( 20 ) с площадью 2 м2. Стоимость 80 – 120 млн. руб. Первые 5 станций осенью 2012 года 15000 м2 сцинтилляционных детекторов (1% от полной площади) – 2-5 мюонов от 25 ТэВ протонов Стоимость 900-1000 млн. руб. Понижение порога Увеличение площади Выбор места развертывания


Слайд 33

Спасибо за внимание


Слайд 34


Слайд 35

1.Введение: Цель и основные задачи 2. Современное состояние исследований в области гамма-астрономии высоких энергии 3 Потенциальные ТэВ-ные источники в северном полушарии. 3 Исследование галактических космических лучей 4. ОбсерваторияTunka-HiSCORE и физика частиц 5. Главные направления исследований и ожидаемые результаты 6. Методика регистрации широких атмосферных ливней по черенковскому излучению на примере установки Тунка133 7. Обсерватория Tunka-HiSCORE 7.1 Оптическая станция 7.2 Фотоумножитель 7.3 Система сбора данных и синхронизации 7.4 .Узкоугольные черенковские детекторы 7.5 Сцинтилляционные детекторы заряженных частиц 7.6 Результаты моделирования: оценка чувствительности, области наблюдения… 8. Этапы развертывания обсерватории


Слайд 36


Слайд 37


Слайд 38

Спектр от Тихо Браге


×

HTML:





Ссылка: