Гигантская радиоматрица для обнаружения нейтрино
| Альтернативные названия | ГРАНД |
|---|---|
| Стиль телескопа | детектор нейтрино радиотелескоп  |
| Веб-сайт | грандиозный |
 | Эта статья может чрезмерно полагаться на источники, слишком тесно связанные с предметом , что потенциально препятствует тому, чтобы статья была проверяемой и нейтральной . ( Ноябрь 2018 г. ) |
Гигантская радиоматрица для обнаружения нейтрино ( GRAND ) — это предлагаемый крупномасштабный детектор, предназначенный для сбора космических частиц сверхвысокой энергии , таких как космические лучи , нейтрино и фотоны с энергиями, превышающими 10 17 эВ . Этот проект направлен на разгадку тайны их происхождения и ранних стадий развития самой Вселенной. Предложение, сформулированное международной группой исследователей, предусматривает размещение 200 000 приемников на горных хребтах по всему миру.
Обзор
[ редактировать ]Детектор GRAND будет искать нейтрино , экзотические частицы, испускаемые некоторыми, и черные дыры в центрах галактик. Эти нейтрино могут помочь астрономам найти источник других энергичных частиц, называемых космическими лучами сверхвысоких энергий . Когда нейтрино достигают Земли, они часто сталкиваются с частицами в воздухе или на земле, создавая ливни вторичных частиц. Эти вторичные частицы могут быть уловлены радиоантеннами, что позволяет исследователям рассчитать траекторию первичных нейтрино и проследить их путь до источника. [1] [2] Впервые концепция была опубликована в 2017 году. [3]
Гигантская решетка радиодетекторов будет состоять из 200 000 недорогих антенн, сгруппированных в группы по 10 000, разбросанных по почти 200 000 квадратных километров (77 000 квадратных миль) в разных местах по всему миру. [2] Это сделало бы его самым большим детектором в мире. Строительство, установка и объединение в сеть 200 000 антенн обойдется примерно в 226 миллионов долларов США . [1] без учета стоимости аренды земли и рабочей силы. [4]
Принцип
[ редактировать ]Стратегия ГРАНД заключается в обнаружении радиоизлучения, исходящего от ливней частиц, развивающихся в земной атмосфере в результате взаимодействия космических лучей сверхвысоких энергий (СВЭ), гамма-лучей и нейтрино. [5] Астрофизические тау-нейтрино (
н
τ ) можно обнаружить с помощью обширных атмосферных ливней (ШАЛ), вызванных тау (
т −
) распадается в атмосфере. [3] Кратковременный распад тау в атмосфере порождает ШАЛ, который излучает измеримые электромагнитные излучения на частотах до сотен МГц . [3] Предполагается, что антенны будут работать в диапазоне 60–200 МГц, чтобы избежать коротковолнового фонового шума на более низких частотах. [3]
Каждая отдельная антенна представляет собой простую конструкцию с галстуком-бабочкой и состоит из трех перпендикулярных дуг с дополнительным вертикальным плечом для выборки всех трех направлений поляризации . [5] Каждая антенна установлена на одном столбе высотой 5 метров, а каждая антенна в сетке расположена на расстоянии 1 км внутри квадратной сетки. Если будет построен полный массив из 200 000 антенн, GRAND достигнет чувствительности ко всем вкусам 4 x10. −10 ГэВ см −2 с −1 сэр −1 выше 5 х 10 17 эВ. Благодаря своему угловому разрешению менее градуса, GRAND будет также искать точечные источники нейтрино UHE, устойчивых и переходных, что потенциально положит начало нейтринной астрономии UHE, что позволит обнаруживать и отслеживать большое количество радиотранзиентов, быстрых радиовсплесков , гигантских радиоимпульсов и для прецизионных исследований эпохи реионизации . [5]
По оценкам исследователей, GRAND может позволить не только обнаруживать нейтрино, но и различать типы источников, такие как скопления галактик с центральными источниками, быстро вращающиеся новорожденные пульсары , активные ядра галактик и послесвечения гамма-всплесков. . [3]
Статус
[ редактировать ]Продолжаются моделирующие и экспериментальные работы по технологическому развитию и стратегиям отклонения фона. Первый этап называется GRANDProto35 и включает в себя 35 антенн и 24 сцинтиллятора , развернутых в горах Тянь-Шаня в Китае. [3] Если импульс наблюдается одновременно в сигналах трех и более сцинтилляторов, сигналы регистрируются. По состоянию на октябрь 2018 года GRANDProto35 находится на стадии ввода в эксплуатацию. [5] На данный момент система достигает 100% эффективности обнаружения при частоте запуска до 20 кГц .
Следующий шаг запланирован на 2020 год, и это специальная установка под названием GRANDProto300 на площади 300 квадратных километров (120 квадратных миль). [3] Базовая схема представляет собой квадратную сетку с расстоянием между антеннами 1 километр (0,62 мили), как и на более поздних этапах. Поскольку GRANDProto300 не будет достаточно большим для обнаружения космогенных нейтрино, его жизнеспособность будет проверяться с использованием вместо этого обширных воздушных ливней, инициируемых очень наклоненными космическими лучами, что предоставит возможность заниматься наукой о космических лучах. [5] Сайт будет размещен в китайских провинциях Синьцзян, Внутренняя Монголия, Юньнань и Ганьсу. [5] В случае финансирования на более поздних этапах будет построено GRAND10k в 2025 году и, наконец, GRAND200k (200 000 приемников) в 2030-х годах. [5]
См. также
[ редактировать ]- Астрономия высоких энергий
- Список нейтринных экспериментов
- Мультимессенджерная астрономия
- Нейтринная астрономия
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Райан Ф. Мандельбаум (31 октября 2018 г.). «Астрономы предлагают огромную новую телескопическую систему, чтобы понять самые энергичные частицы, когда-либо обнаруженные» . Гизмодо .
- ^ Jump up to: а б Эйвери Томпсон (31 октября 2018 г.). «Ученые хотят построить телескоп размером с Небраску» . Популярная механика .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г Фанг, Кэ; Альварес-Муньис, Хайме; Рафаэль Алвес Батиста; и др. (2017). «Гигантская радиорешетка для обнаружения нейтрино (ГРАНД): настоящее и перспективы». Материалы 35-й Международной конференции по космическим лучам — PoS(ICRC2017) . п. 996. arXiv : 1708.05128 . дои : 10.22323/1.301.0996 . S2CID 119364907 .
- ^ GRAND — Домашний сайт: Часто задаваемые вопросы .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г Фанг, Кэ; Альварес-Муньис, Хайме; Рафаэль Алвес Батиста; и др. (Коллаборация ГРАНД) (2020). «Гигантская радиоматрица для обнаружения нейтрино (GRAND): наука и дизайн». Наука Китай Физика, механика и астрономия . 63 (1): 219501. arXiv : 1810.09994 . Бибкод : 2020SCPMA..6319501A . дои : 10.1007/s11433-018-9385-7 . S2CID 119515819 .
