有了這些設備,揭開超高能宇宙射線的性質,或將成為可能!

2020-10-18 博科園

在一系列研突破的情況下,科學家們希望研究超高能伽馬射線的產生和傳播過程,並希望在未來找到迄今一直未被物理學家發現的神秘暗物質粒子。國際科學合作機構Tunka Advanced Instrument for Cosmic Ray Physical and Gamma Astronomy(TAIGA)正在啟動世界上最大和最敏感的高能伽瑪射線觀測站之一,使天文學家首次能夠研究伽馬輻射和超高能宇宙射線。該科學團隊在《核儀器和方法》上發表了一篇文章,發表在「物理研究部分A:加速器、光譜儀、探測器和相關設備」上。

在天文臺,來自莫斯科國立大學(MSU),國立研究核大學Mephi(Mephi),伊爾庫茨克國立大學應用物理研究所、俄羅斯和德國其他領先大學的科學家正在準備在兩個TAIGA天文臺設施進行一系列實驗,使用一系列分布式探測器站Taiga-HiSCORE和新望遠鏡Taiga-IACT,這將能記錄切倫科夫輻射的「圖像」,這些輻射來自由於高能伽馬量子與大氣原子相互作用而產生的一系列電離粒子。由於天文臺主要探測器的測量,是在沒有月亮的夜晚進行。

因此實驗是在秋季、冬季和春季進行的(在夏天,俄羅斯的夜晚太短)。獨特的Taiga綜合體正在距離貝加爾湖南端50公裡的Tunka河谷建造,使用一種新的混合陣列技術來檢測伽馬量子產生的廣泛空氣陣雨(EAS)。除了切倫科夫輻射外,它還可以探測到當初級宇宙射線進入大氣層時在大氣中產生的所有主要EAS成分。現在,綜合設施正處於部署階段,各種設施的探測器數量和登記面積都在增加。正在刷新記錄、處理和分析事件的方法,其準確性正在提高到計劃水平。

梅菲核物理與工程研究所教授Igor Yashin說:對於任何大規模的實驗綜合體來說,這都是一個不可避免的階段。據這位科學家介紹,在短期內,第三臺切倫科夫望遠鏡的組裝工作將開始,工程師們將使Taiga-HiSCORE陣列的探測器站數量達到120個,面積為1平方公裡。在冬天,來自已知伽馬源的伽馬輻射通量測量(例如巨蟹座的脈衝星和其他)將被進行。NRNU Mephi小組任務包括測試用於安裝TAIGA-HiSCORE的光電倍增管和相關電子設備。

開發並確保切倫科夫望遠鏡相機電子設備的可操作性。宇宙射線(高能質子和原子核)的起源是現代科學最重要的謎團之一。一旦解決了這個問題,人類可能會更接近於創造超高能量的新來源。例如,基於空間的粒子加速器可以提供比地球上最強大的粒子加速器(大型強子對撞機)多數十億倍的加速能量。

博科園|研究/來自:國家研究核大學

參考期刊《核儀器和方法》

DOI: 10.1016/j.nima.2019.04.067

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