Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Өте жоғары энергиялы гамма-сәулелік фотондарды анықтау құрылғысы.
Device to detect very high energy gamma ray photons
IACT – бұл бейнелеу атмосфералық (немесе ауалық) Черенков телескопы немесе техникасы. Ол 50 ГэВ-тан 50 ТэВ-қа дейінгі фотон энергиясы диапазонында өте жоғары энергиялы гамма-сәулелік фотондарды анықтауға арналған құрылғы немесе әдіс. Қазіргі уақытта жұмыс істейтін төрт IACT жүйесі бар: Жоғары Энергиялы Стереоскопиялық Жүйе (H.E.S.S.), Үлкен Атмосфералық Гамма-Бейнелеу Черенков Телескопы (MAGIC), Бірінші G APD Черенков Телескопы (FACT) және Өте Энергиялық Сәулеленуді Бейнелеу Телескопы Массивтік Жүйесі (VERITAS). Үндістанның Ханле қаласында салынып жатқан Үлкен Атмосфералық Черенков Эксперименттік Телескопы (MACE) ең биік және екінші ірі IACT болады. Черенков Телескопы Массиві (CTA) – бұл жаңа буын IACT құруға бағытталған халықаралық жоба, және 2022 жылы деректерді жинауды бастау жоспарланған.
IACT stands for imaging atmospheric (or air) Cherenkov telescope or technique. It is a device or method to detect very high energy gamma ray photons in the photon energy range of 50 GeV to 50 TeV. There are four operating IACT systems: High Energy Stereoscopic System (H. E. S. S.), Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov Telescopes (MAGIC), First G APD Cherenkov Telescope (FACT), and Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System (VERITAS). The Major Atmospheric Cherenkov Experiment Telescope (MACE) is under construction in Hanle, Ladakh, India and is set to be the highest and second largest IACT. The Cherenkov Telescope Array (CTA) is a multinational project to build next generation IACTs and is scheduled to begin data collection in 2022.
Өмірбаян
Осы энергия диапазонындағы ғарыштық көздерден гамма-сәулелік фотондар ағынының күрт төмендеуіне байланысты, ғарышқа орналастырылған детекторлардың жинау алаңының кіші болуы салдарынан тиімділігі төмендейді, олар көбінесе ондаған немесе жүздеген шаршы сантиметрмен ғана шектеледі. IACT жағдайында Жер атмосферасы анықтау ортасы ретінде пайдаланылады, бұл жүздеген шаршы метрді құрайтын үлкен жинау алаңына мүмкіндік береді. Бұл IACT құралдарына ғарышқа орналастырылған құралдарға қол жеткізе алмайтын энергия диапазонындағы гамма-сәулелік фотондарды анықтауға мүмкіндік береді.
Due to the rapidly falling flux of gamma ray photons from cosmic sources in this energy regime, space based detectors become ineffective due to their small collection areas which are often limited to some tens or hundreds of square centimeters. In the case of the IACT, the Earth's atmosphere is used as the detection medium, implying a collection area of many hundreds of square meters. This enables IACT instruments to detect gamma ray photons in an energy regime inaccessible to space based instruments.
Техника
IACT өте жоғары энергиялы гамма сәулесі атмосфераға түскенде пайда болатын релятивистік зарядталған бөлшектердің каскадынан туындайтын Черенков сәулесінің өте қысқа импульсын тіркеу арқылы жұмыс істейді. Бұл зарядталған бөлшектердің жауын-шашыны, кең ауадағы жауын-шашын (EAS) деп аталады және ол 10–20 км биіктікте басталады. Келіп түскен гамма сәулесінің фотоны атмосфералық молекула ядросының жанында жұп түзіледі. Пайда болған электрон-позитрон жұбы өте жоғары энергияға ие және бірден Bremsstrahlung немесе «Төмендету сәулеленуіне» ұшырайды. Бұл сәулеленудің өзі де өте энергетикалық, көптеген фотондары одан әрі жұп түзіледі. Нәтижесінде зарядталған бөлшектердің каскады пайда болады, оның жоғары энергиясының арқасында 5 және 20 нс аралығында созылатын Черенков сәулеленуінің импульсі туындайды. Бұл импульспен жарықтандырылған жер бетінің жалпы ауданы жүздеген шаршы метрге жетеді, сондықтан IACT телескоптарының тиімді ауданы өте үлкен. Черенков сәулесін анықтауға қолданылатын құрал әдетте үлкен сегменттелген айнадан тұрады, ол Черенков сәулесін фотокөбейтуші түтікшелер массивіне шоғырландырады. Түтікшелер жылдам электроникаға қосылған, ол сигналды күшейтеді, цифрлайды және жауын-шашынның үлгісін немесе бейнесін жазады. Ең тиімді жұмыс режимі – мұндай телескоптар массивін пайдалану, оларды әдетте 70-тен 120 метрге дейін арақашықтықта орналастырады. Бұл режимнің басты артықшылығы – телескоптың энергиялық шегін (нақты сезімталдықтың жоғарғы нүктесін) төмендету мүмкіндігі, себебі ғарыш сәулелерінің әсерінен туындаған жергілікті мюондарды жоюға болады. Бұл өйткені жергілікті мюондар тудырған тар Черенков сәуле конусы тек бір телескоппен ғана тіркеледі. Телескоптар массиві ұсынатын жауын-шашын реконструкциясы және фонды жою мүмкіндігі сезімталдықты бірнеше есе арттырады, сондай-ақ бір телескопқа қарағанда бұрыштық және энергиялық ажыратымдылықты жақсартады. H.E.S.S. телескоптар массиві осы артықшылықты тиімді пайдаланып, соңғы жылдары өте жоғары энергиялы гамма сәулелерінің бірнеше жаңа көздерін анықтады.
The IACT works by imaging the very short flash of Cherenkov radiation generated by the cascade of relativistic charged particles produced when a very high energy gamma ray strikes the atmosphere. This shower of charged particles, known as an Extensive Air Shower (EAS), is initiated at an altitude of 10–20 km. The incoming gamma ray photon undergoes pair production in the vicinity of the nucleus of an atmospheric molecule. The electron positron pair produced are of extremely high energy and immediately undergo Bremsstrahlung or "Braking Radiation". This radiation produced is itself extremely energetic, with many of the photons undergoing further pair production. A cascade of charged particles ensues which, due to its extreme energy, produces a flash of Cherenkov radiation lasting between 5 and 20 ns. The total area on the ground illuminated by this flash corresponds to many hundreds of square meters, which is why the effective area of IACT telescopes is so large. The instrument used to detect the Cherenkov radiation usually comprises a large segmented mirror which reflects the Cherenkov light onto an array of photomultiplier tubes. The tubes are coupled to fast electronics which amplify, digitise and record the pattern or image of the shower. The most effective mode of operation is to use an array of such telescopes, which can be typically located 70 to 120 meters apart. The primary advantage of this mode of operation is that the energy threshold (the peak sensitivity) of the telescope can be lowered as local muons produced by cosmic ray induced showers can be eliminated. This is because the narrow Cherenkov light cone produced by local muons will only be recorded by a single telescope. The shower reconstruction and background rejection offered by an array of telescopes provides an order of magnitude increase in sensitivity and improved angular and energy resolution as compared to a single telescope. This advantage has been used to great effect by the H. E. S. S. telescope array which has detected several new sources of very high energy gamma ray photons in recent years.
Тарих
IACT-ті Whipple ынтымақтастығы алғаш рет қолданды және 1989 жылы Жүгіртке тұмандығынан TeV эмиссиясын табуға әкелді. Whipple 10 м телескопы белсенді галактика Маркариан 421-ден жоғары энергиялы гамма сәулелерін анықтау арқылы TeV сәулелерінің алғашқы галактикадан тыс көзін ашты. HEGRA телескоптар массиві стереоскопия деп аталатын әдісті қолданған алғашқы жүйе болды. Ла Палмадағы Роке де лос Мучачос обсерваториясындағы MAGIC жүйесі 2004 жылы бір 17 м телескоппен басталды, ал 2009 жылы оған екінші 17 м телескоп қосылды. Роке де лос Мучачос обсерваториясындағы бірінші G APD Черенков телескопы (FACT) 2011 жылы пайдалануға берілді. H.E.S.S. ынтымақтастығы Намибиядағы жүйесіне жаңа 28 м IACT телескобын қосты, ол қазіргі уақытта ең ірі IACT телескобы болып табылады және 2012 жылдың шілдесінен бері жұмыс істеп келеді.
The IACT was pioneered by the Whipple collaboration and led to the discovery of TeV emission from the Crab Nebula in 1989. The Whipple 10m telescope also discovered the first extra galactic source of TeV emission with the detection of very high energy gamma ray emission from the active galaxy Markarian 421. The HEGRA telescope array was the first system to use multiple telescopes, a technique known as stereoscopy. The MAGIC system at the Roque de los Muchachos Observatory in La Palma began with one 17 m telescope in 2004, to which a second 17 m telescope was added in 2009. The First G APD Cherenkov Telescope (FACT) at the Roque de los Muchachos Observatory became operational in 2011. The H. E. S. S. collaboration has added to their system in Namibia a new 28 m IACT, currently the largest IACT telescope, which has been operational since July 2012.