Обсерватория космических лучей
Обсерватория космических лучей — это научная установка, созданная для обнаружения частиц высокой энергии, прилетающих из космоса, называемых космическими лучами . Обычно это фотоны (свет высокой энергии), электроны, протоны и некоторые более тяжелые ядра, а также антиматерии частицы . Около 90% космических лучей составляют протоны, 9% — альфа-частицы , а оставшиеся ~1% — другие частицы.
Пока невозможно создать оптику, формирующую изображение для космических лучей, такую как телескоп Вольтера для рентгеновских лучей более низкой энергии . [1] [2] хотя некоторые обсерватории космических лучей также ищут гамма-лучи и рентгеновские лучи высоких энергий. Космические лучи сверхвысоких энергий (UHECR) создают дополнительные проблемы с обнаружением. Один из способов узнать о космических лучах — использовать различные детекторы для наблюдения за воздушным потоком космических лучей .
Методы обнаружения гамма-лучей: [3]
- Сцинтилляционные детекторы
- Твердотельные детекторы
- Комптоновское рассеяние
- Парные телескопы
- Воздушные черенковские детекторы
Например, фотон видимого света может иметь энергию в несколько эВ, а космическое гамма-лучи может превышать ТэВ (1 000 000 000 000 эВ). [3] Иногда космические гамма-лучи (фотоны) не группируются с ядрами космических лучей. [3]
История [ править ]
«В 1952 году простой и смелый эксперимент позволил впервые наблюдать черенковский свет, создаваемый космическими лучами, проходящими через атмосферу, что положило начало новой области астрономии». [4] Эта работа, [5] предполагающий минимальные затраты на инструменты (мусорный бак, параболическое зеркало из военных излишков и фотоумножительную трубку диаметром 5 см) и основанный на предложении Патрика Блэкетта, в конечном итоге привел к нынешним международным многомиллиардным инвестициям в гамма-астрономию.
Спутник «Эксплорер-1» , запущенный в 1958 году, впоследствии измерил космические лучи. [6] Anton 314 Всенаправленная трубка Гейгера-Мюллера , разработанная Джорджем Х. Людвигом из Лаборатории космических лучей Государственного университета Айовы , обнаружила космические лучи . Он мог обнаруживать протоны с энергией более 30 МэВ и электроны с энергией более 3 МэВ. Большую часть времени инструмент был насыщен ; [7]
Иногда приборы сообщали об ожидаемом количестве космических лучей (приблизительно тридцать импульсов в секунду), но иногда они показывали своеобразное нулевое количество импульсов в секунду. Университет Айовы (под руководством Ван Аллена) отметил, что все отчеты о нулевых отсчетах в секунду были получены с высоты более 2000 км (1250+ миль) над Южной Америкой, тогда как пролеты на высоте 500 км (310 миль) покажут ожидаемый уровень. космических лучей. Это называется Южно-Атлантической аномалией . Позже, после «Эксплорера-3», был сделан вывод, что первоначальный счетчик Гейгера был подавлен («насыщен») сильным излучением, исходящим от пояса заряженных частиц, захваченных в космосе магнитным полем Земли. Этот пояс заряженных частиц теперь известен как радиационный пояс Ван Аллена .
Космические лучи изучались на борту космической станции «Мир» в конце 20 века, например, в ходе эксперимента SilEye. [8] Здесь изучалась связь между вспышками, видимыми космонавтами в космосе, и космическими лучами, визуальными явлениями космических лучей . [8]
В декабре 1993 года гигантская система воздушного дождя Акено в Японии (сокращенно AGASA ) зафиксировала одно из самых энергетических явлений космических лучей, когда-либо наблюдавшихся. [9]
В октябре 2003 года обсерватория Пьера Оже в Аргентине завершила строительство своего сотого наземного детектора и стала крупнейшей в мире установкой космических лучей. [9] Он обнаруживает космические лучи с помощью двух разных методов: наблюдения за черенковским излучением , возникающим при взаимодействии частиц с водой, и наблюдения за ультрафиолетовым светом, испускаемым в атмосфере Земли. [9] В 2018 году установка модернизации под названием AugerPrime начала добавлять в обсерваторию сцинтилляционные и радиодетекторы.
расширенная версия AMANDA под названием IceCube В 2010 году была завершена . IceCube измеряет черенковский свет в кубическом километре прозрачного льда. По оценкам, каждый день он обнаруживает 275 миллионов космических лучей. [9]
Космический челнок «Индевор» доставил альфамагнитный спектрометр (AMS) на Международную космическую станцию 16 мая 2011 года. Всего за год работы AMS собрал данные о 17 миллиардах космических лучей. [9]
Обсерватории и эксперименты [ править ]
Существует ряд инициатив по исследованию космических лучей. К ним относятся, помимо прочего:
- Наземное базирование
- Обсерватория АЛЬБОРЦ
- ПОЭТОМУ
- РЕБЯТА
- ГАММА
- KASCADE - (Grande) - Душевой сердечник KArlsruhe и Array DEtector (и его расширение под названием «Grande»)
- Большая высотная обсерватория воздушного дождя
- LOPES – станция LOFAR PrototypE является радиорасширением KASCADE.
- ТАЙГА – усовершенствованный прибор «Тунка» для физики космических лучей и гамма-астрономии
- HAWC Высотный водный Черенков
- Стереоскопическая система высокой энергии
- Детектор космических лучей высокого разрешения Fly's Eye
- ЛХАСО
- МАГИЯ (телескоп)
- МАРИАЧИ
- Обсерватория Пьера Оже
- Южная широкоугольная гамма-обсерватория
- Проект массива телескопов
- WALTA (Вашингтонский массив совпадений времени на большой территории)
- Айстоп
- ТАКТИКА
- ВЕРИТАС
- Спутниковое базирование
- Воздушный шар
- BESS (Эксперимент на воздушном шаре со сверхпроводящим спектрометром)
- ATIC (Усовершенствованный тонкий ионизационный калориметр)
- ТРЕЙСЕР (детектор космических лучей)
- БУМЕРАНГ эксперимент
- ТИГР [1] Архивировано 3 мая 2012 г. в Wayback Machine.
- Космические лучи Энергетика и масса (КРЕМ)
- AESOP (Антиэлектронная суборбитальная полезная нагрузка)
Космические лучи сверхвысокой энергии [ править ]
Обсерватории космических лучей сверхвысоких энергий :
- МАРИАЧИ – Смешанная установка для радиолокационного исследования космических лучей высокой ионизации, расположенная на Лонг-Айленде, США.
- GRAPES-3 (3-е учреждение Gamma Ray Astronomy PeV EnergieS) - это проект по изучению космических лучей с использованием решетки детекторов воздушного дождя и мюонных детекторов большой площади в Ути на юге Индии.
- AGASA – Гигантский воздушный душ Akeno в Японии
- Детектор космических лучей высокого разрешения Fly's Eye (HiRes)
- Якутск Обширная система воздушного душа [10]
- Обсерватория Пьера Оже
- Космическая обсерватория Экстремальной Вселенной
- Проект массива телескопов
- Антарктическая импульсная переходная антенна сверхвысоких энергий, (ANITA) обнаруживает космические нейтрино предположительно вызванные космическими лучами сверхвысоких энергий.
- Проект COSMICi в Университете A&M Флориды разрабатывает технологию для распределенной сети недорогих детекторов для душа UHECR в сотрудничестве с MARIACHI .
См. также [ править ]
- Я СЧИТАЮ
- Внегалактический космический луч
- Гамма-телескопы (Алфавитный список)
- Гамма-астрономия и рентгеновская астрономия
- Система космических лучей (прибор CR на «Вояджерах»)
Ссылки [ править ]
- ^ Уолтер, Х. (1952). «Системы скользящего зеркала как визуальная оптика для рентгеновских лучей». Аннален дер Физик . 10 (1–2): 94–114. Бибкод : 1952АнП...445...94Вт . дои : 10.1002/andp.19524450108 .
- ^ Уолтер, Х. (1952). «Обобщенные зеркальные системы Шварцшильда скользящего отражения как оптика рентгеновских лучей». Анналы физики . 10 (4–5): 286–295. Бибкод : 1952АнП...445..286Вт . дои : 10.1002/andp.19524450410 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с Гамма-телескопы и детекторы GSFC
- ^ «Открытие воздушно-черенковского излучения» . 18 июля 2012 г.
- ^ Гэлбрейт, В.; Джелли, СП (1952). «Световые импульсы ночного неба, связанные с космическими лучами». Природа . 171 (4347): 349–350. Бибкод : 1953Natur.171..349G . дои : 10.1038/171349a0 . S2CID 4249692 .
- ^ «Эксплорер-I и Юпитер-С» . Техническая спецификация . Департамент космонавтики, Национальный музей авиации и космонавтики , Смитсоновский институт . Проверено 9 февраля 2008 г.
- ^ «Детектор космических лучей» . Главный каталог NSSDC . НАСА . Проверено 9 февраля 2008 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Бидоли, В; Казолино, М; Де Паскаль, член парламента; Фурано, Дж; Морселли, А; Ноздри, Л; Ледоруб, П; Реали, Э; Спарволи, Р; Гальпер, AM; Озеров ЮВ, Попов АВ; Вавилов Н.Р.; Александров А.П.; Авдеев С.В.; Ю, Батурин; Ю, Бударин; Падалко, Г; Шабельников В.Г.; Барбеллини, Дж; Бонвичини, Ж; Вакки, А; Зампа, Н; Барталуччи, С; Мацзенга, Г; Риччи, М; Адриани, О; Спиллантини, П; Боэций, М; Карлсон, П; Фуглесанг, К; Кастеллини, Дж; Саннита, WG (2000). «Исследование космических лучей и световых вспышек на борту космической станции МИР: эксперимент SilEye». Рекламное пространство Res . 25 (10): 2075–9. Бибкод : 2000AdSpR..25.2075B . дои : 10.1016/s0273-1177(99)01017-0 . ПМИД 11542859 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д и «Космические лучи | Временные рамки ЦЕРН» . timeline.web.cern.ch . Архивировано из оригинала 15 сентября 2017 г. Проверено 15 сентября 2017 г.
- ^ «ЕАС» . Ю.Г. Шафера Институт космофизических исследований и аэрономии Сибирского отделения Российской академии наук . Ю.Г. Шафера СО РАН . Проверено 30 мая 2021 г.
Дальнейшее чтение [ править ]
- Сотрудничество Пьера Оже (2007). «Корреляция космических лучей высочайшей энергии с близлежащими внегалактическими объектами». Наука . 318 (5852): 938–943. arXiv : 0711.2256 . Бибкод : 2007Sci...318..938P . дои : 10.1126/science.1151124 . ПМИД 17991855 . S2CID 118376969 .
- Клэй, Роджер; Доусон, Брюс (1997). Космические пули: частицы высоких энергий в астрофизике . Кембридж, Массачусетс: Книги Персея . ISBN 978-0-7382-0139-9 . → Хорошее введение в космические лучи сверхвысоких энергий.
- Элберт, Джером В.; Соммерс, Пол (1995). «В поисках источника космических лучей Fly's Eye с энергией 320 ЭэВ». Астрофизический журнал . 441 : 151–161. arXiv : astro-ph/9410069 . Бибкод : 1995ApJ...441..151E . дои : 10.1086/175345 . S2CID 15510276 .
- Сейфе, Чарльз (2000). «Глаз Мухи обнаруживает максимумы в гибели космических лучей». Наука . 288 (5469): 1147. doi : 10.1126/science.288.5469.1147a . S2CID 117341691 .
Внешние ссылки [ править ]
- «Странный инструмент, созданный для разгадки тайны космических лучей», апрель 1932 г., Popular Science.
- Самая высокоэнергетическая когда-либо зарегистрированная частица Подробности события с официального сайта детектора Fly's Eye.
- анализ Джона Уокера Живой событий 1991 года , опубликованный в 1994 году.
- Точное происхождение энергетических космических частиц , Марк Пеплоу для [электронная почта защищена] , опубликовано 13 января 2005 года.
- Список детекторов космических лучей (архивировано 30 декабря 2012 г.)
