Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
ГТ-48 — черенковський телескоп 2-го покоління.
Черенковське випромінювання
Земна атмосфера, на відміну від видимого діапазону, повністю блокує жорстке гамма-випромінювання. У залежності від його енергій методи реєстрації є різними. Для дослідження випромінювання у діапазоні 105-109 еВ використовують супутники або стратостати (балони), для надвисоких енергій (далі-НВЕ), тобто більше 1011 еВ вже використовують наземні телескопи за допомогою так званого черенковського випромінювання, для енергій від 1014 еВ використовуються сцинтиляційні детектори.
При спостереженні на черенковських телескопах потрібно мати на увазі ту обставину, що сам потік гамма-випромінювання досить малий, — на площу діаметром 400 метрів попадає лише одна частинка за секунду.
Суть спостереження гамма-квантів НВЕ полягає у тому, що при входженні такого кванта в атмосферу Землі він взаємодіє з атомами атмосфери, породжуючи електромагнітний (далі-ЕЛ) каскад вторинних заряджених частинок та фотонів, які дають спалахи черенковського випромінювання. Ці спалахи спостерігаються на Землі у видимому та УФ-діапазонах під малим кутом (близько 1°) до напрямку руху первинного кванту. Площа, котра освітлюється таким спалахом досить велика,- десятки тисяч квадратних метрів. Але неозброєним оком її ніхто ніколи не побачить, — її яскравість знаходиться на рівні фону нічного неба, — 22-23 зоряних величин, а тривалість черенковського спалаху 10 нс!
Основною перешкодою для виявлення та подальшого дослідження джерел гамма-спалахів НВЕ є присутність значного фону космічних променів, частинки яких також породжують черенковські спалахи у атмосфері Землі внаслідок електронно-ядерних каскадів (адронні). В основному ці частинки є протонами з невеликою долею ядер гелію. Їх потім у тисячі разів перевищує потік гамма-квантів НВЕ.
Відбір спалахів, котрі ініційовані гамма-квантами, відбувався на основі наявних відмінностей їх зображень. Головна відмінність між ЕМ та адронними спалахами в тому що внаслідок впливу міжзоряних та міжгалактичних магнітних полів останні будуть мати ізотропний розподіл по небу. Тобто спалахи від гамма-квантів НВЕ орієнтовані у полі зору камери на джерело випромінювання. Щодо відмінностей у самих черенковських спалахах, то внаслідок того, що при ядерних взаємодіях в адронному каскаді вторинні частинки розлітаються під великими кутами, а також те, що даний каскад відбувається на менших висотах, аніж ЕМ-каскад, то зображення спалахів від гамма-квантів мають компактнішу форму та менші кутові розміри. Також використовується факт, що внаслідок різниці у висотах утворення ЕМ та адронних каскадів від останніх буде йти сильний потік УФ-випромінювання (λ=200-300 нм), тобто спалахи від гамма-квантів НВЕ будуть сильно мати набагато слабший потік випромінювання в УФ-діапазоні. Будь-яка з перерахованих вище відмінностей між спалахами, котрі мають різну причину виникнення, може використовуватись для виділення саме спалахів, ініційованих гамма-випромінюванням НВЕ.
Черенковські телескопи
Для спостереження черенковських спалахів в історичному контексті виділяють два типи телескопів — 1-го та 2-го покоління. Вони, відповідно, використовували два різних методи реєстрації спалахів.
Телескопи першого покоління не могли будувати зображення спалаху і працювали за методом «транзиту» джерела через поле зору телескопа внаслідок обертання Землі. Такі інструменти могли лише зафіксувати факт існування спалаху черенковського випромінювання.
Телескопи другого покоління сильно відрізняються від своїх попередників. Вони можуть будувати зображення черенковського спалаху. Їх технічна інновація — те, що вони являють собою мультидзеркальні системи. Метод спостереження — слідкування за джерелом. Крім того, є можливість отримувати фоновий потік, що згодом використовується при обробці даних.
Черенковський телескоп 2-го покоління ГТ-48
Як приклад, розглянемо черенковський гамма-телескоп ГТ-48. Цей інструмент належить відділу НДІ КрАО «Лабораторія гамма-астрономії надвисоких енергій». Це перший у світі телескоп, який складається з двох окремих секції, що у свою чергу дозволяє використовувати стереопараметри при відсіювання гамма-подібних спалахів.
Телескоп розташований на висоті 600 м над рівнем моря. Він розрахований на реєстрацію гамма-квантів з пороговою енергією 1 ТеВ. Телескоп складається з двох ідентичних секцій. котрі розташовані на відстані 20 м один від одного по лінії північ-південь. Платформа кожної секції може обертатись навколо своїх осей: по вертикалі — від 0 до 90 градусів, по горизонталі ±270°. Варто зазначити, що внаслідок того, що монтування є альт-азимутальне, то поле зору телескопа обертається відносно його камер. Цей момент враховується у методиках опрацювання даних. На рамі кожної секції змонтована оптична система, котра складається із шести незалежних елементів. Кожен елемент складається з 4 1,2-м сферичних дзеркал, котрі мають спільний фокус. У ньому розташовані світлоприймачі. 4 елемента на кожній секції розраховані на оптичний діапазон. Дзеркала для них мають 5-м фокус. 2 секції приймають ближній УФ. Вони мають 3 м фокус. Кожен світлоприймач кріпиться на 4-ох штангах. Також на штангах кріпляться бленди, які перешкоджають потраплянню паразитного світла. Загальна площа дзеркал 54 м², кількість дзеркал 48 штук.
У ролі світлоприймачів УФ-діапазону виступають сонячно-сліпі фотопомножувачі (по одному ФЕП на приймач) з великим діаметром фотокатоду — 100 мм. Максимум чутливості на 270 нм, довгохвильова границя — 320 нм. Перед вхідним вікном кожного ФЕП розташовані «світлозбиральники» дзеркального типу, які дають виграш у прийманні світла ≈ 2 рази.
Схема установки камер видимого діапазону нагадує бджолині стільники. Камера складається з 37 камер ФЕП-145, котрі мають ε=25%. Спектральна чутливість у діапазоні 200—650 нм з максимумом в області 420—440 нм. Короткий фронт наростання електричного струму (1-2 нс) дозволяє використовувати ці ФЕП для реєстрації черенковських спалахів з тривалістю 10 нс. Зовнішній діаметр фотокатоду 30 мм, робочий-25 мм. Перед кожним ФЕП встановлений плексигласовий конічний світловод. Вхідні отвори світловодів мають шестигранну форму. Цим забезпечується повний збір світла. Середній діаметр світловода має 37 мм, що відповідє куту поля зору 0,4° на одну комірку. Поле зору всієї камери, таким чином, буде 2,6°. Точність позиціювання 0,05°, точність методики вимірювання координат джерела 0,1°. При спостереженні ще використовуються (на апартному рівні) дві системи збігів: перша- на одночасну реєстрацію всіма камерами спалаху, друга — на врахування часу запізнення реєстрації спалаху через рознесеність секцій на 20 м (роздільна здатність 100 нс).
Див. також
Інші наземні черенковські гамма-телескопи:
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
GT 48 cherenkovskij teleskop 2 go pokolinnya Cherenkovske viprominyuvannyaZemna atmosfera na vidminu vid vidimogo diapazonu povnistyu blokuye zhorstke gamma viprominyuvannya U zalezhnosti vid jogo energij metodi reyestraciyi ye riznimi Dlya doslidzhennya viprominyuvannya u diapazoni 105 109 eV vikoristovuyut suputniki abo stratostati baloni dlya nadvisokih energij dali NVE tobto bilshe 1011 eV vzhe vikoristovuyut nazemni teleskopi za dopomogoyu tak zvanogo cherenkovskogo viprominyuvannya dlya energij vid 1014 eV vikoristovuyutsya scintilyacijni detektori Pri sposterezhenni na cherenkovskih teleskopah potribno mati na uvazi tu obstavinu sho sam potik gamma viprominyuvannya dosit malij na ploshu diametrom 400 metriv popadaye lishe odna chastinka za sekundu Sut sposterezhennya gamma kvantiv NVE polyagaye u tomu sho pri vhodzhenni takogo kvanta v atmosferu Zemli vin vzayemodiye z atomami atmosferi porodzhuyuchi elektromagnitnij dali EL kaskad vtorinnih zaryadzhenih chastinok ta fotoniv yaki dayut spalahi cherenkovskogo viprominyuvannya Ci spalahi sposterigayutsya na Zemli u vidimomu ta UF diapazonah pid malim kutom blizko 1 do napryamku ruhu pervinnogo kvantu Plosha kotra osvitlyuyetsya takim spalahom dosit velika desyatki tisyach kvadratnih metriv Ale neozbroyenim okom yiyi nihto nikoli ne pobachit yiyi yaskravist znahoditsya na rivni fonu nichnogo neba 22 23 zoryanih velichin a trivalist cherenkovskogo spalahu 10 ns Osnovnoyu pereshkodoyu dlya viyavlennya ta podalshogo doslidzhennya dzherel gamma spalahiv NVE ye prisutnist znachnogo fonu kosmichnih promeniv chastinki yakih takozh porodzhuyut cherenkovski spalahi u atmosferi Zemli vnaslidok elektronno yadernih kaskadiv adronni V osnovnomu ci chastinki ye protonami z nevelikoyu doleyu yader geliyu Yih potim u tisyachi raziv perevishuye potik gamma kvantiv NVE Vidbir spalahiv kotri inicijovani gamma kvantami vidbuvavsya na osnovi nayavnih vidminnostej yih zobrazhen Golovna vidminnist mizh EM ta adronnimi spalahami v tomu sho vnaslidok vplivu mizhzoryanih ta mizhgalaktichnih magnitnih poliv ostanni budut mati izotropnij rozpodil po nebu Tobto spalahi vid gamma kvantiv NVE oriyentovani u poli zoru kameri na dzherelo viprominyuvannya Shodo vidminnostej u samih cherenkovskih spalahah to vnaslidok togo sho pri yadernih vzayemodiyah v adronnomu kaskadi vtorinni chastinki rozlitayutsya pid velikimi kutami a takozh te sho danij kaskad vidbuvayetsya na menshih visotah anizh EM kaskad to zobrazhennya spalahiv vid gamma kvantiv mayut kompaktnishu formu ta menshi kutovi rozmiri Takozh vikoristovuyetsya fakt sho vnaslidok riznici u visotah utvorennya EM ta adronnih kaskadiv vid ostannih bude jti silnij potik UF viprominyuvannya l 200 300 nm tobto spalahi vid gamma kvantiv NVE budut silno mati nabagato slabshij potik viprominyuvannya v UF diapazoni Bud yaka z pererahovanih vishe vidminnostej mizh spalahami kotri mayut riznu prichinu viniknennya mozhe vikoristovuvatis dlya vidilennya same spalahiv inicijovanih gamma viprominyuvannyam NVE Cherenkovski teleskopiDlya sposterezhennya cherenkovskih spalahiv v istorichnomu konteksti vidilyayut dva tipi teleskopiv 1 go ta 2 go pokolinnya Voni vidpovidno vikoristovuvali dva riznih metodi reyestraciyi spalahiv Teleskopi pershogo pokolinnya ne mogli buduvati zobrazhennya spalahu i pracyuvali za metodom tranzitu dzherela cherez pole zoru teleskopa vnaslidok obertannya Zemli Taki instrumenti mogli lishe zafiksuvati fakt isnuvannya spalahu cherenkovskogo viprominyuvannya Teleskopi drugogo pokolinnya silno vidriznyayutsya vid svoyih poperednikiv Voni mozhut buduvati zobrazhennya cherenkovskogo spalahu Yih tehnichna innovaciya te sho voni yavlyayut soboyu multidzerkalni sistemi Metod sposterezhennya slidkuvannya za dzherelom Krim togo ye mozhlivist otrimuvati fonovij potik sho zgodom vikoristovuyetsya pri obrobci danih Cherenkovskij teleskop 2 go pokolinnya GT 48Yak priklad rozglyanemo cherenkovskij gamma teleskop GT 48 Cej instrument nalezhit viddilu NDI KrAO Laboratoriya gamma astronomiyi nadvisokih energij Ce pershij u sviti teleskop yakij skladayetsya z dvoh okremih sekciyi sho u svoyu chergu dozvolyaye vikoristovuvati stereoparametri pri vidsiyuvannya gamma podibnih spalahiv Teleskop roztashovanij na visoti 600 m nad rivnem morya Vin rozrahovanij na reyestraciyu gamma kvantiv z porogovoyu energiyeyu 1 TeV Teleskop skladayetsya z dvoh identichnih sekcij kotri roztashovani na vidstani 20 m odin vid odnogo po liniyi pivnich pivden Platforma kozhnoyi sekciyi mozhe obertatis navkolo svoyih osej po vertikali vid 0 do 90 gradusiv po gorizontali 270 Varto zaznachiti sho vnaslidok togo sho montuvannya ye alt azimutalne to pole zoru teleskopa obertayetsya vidnosno jogo kamer Cej moment vrahovuyetsya u metodikah opracyuvannya danih Na rami kozhnoyi sekciyi zmontovana optichna sistema kotra skladayetsya iz shesti nezalezhnih elementiv Kozhen element skladayetsya z 4 1 2 m sferichnih dzerkal kotri mayut spilnij fokus U nomu roztashovani svitloprijmachi 4 elementa na kozhnij sekciyi rozrahovani na optichnij diapazon Dzerkala dlya nih mayut 5 m fokus 2 sekciyi prijmayut blizhnij UF Voni mayut 3 m fokus Kozhen svitloprijmach kripitsya na 4 oh shtangah Takozh na shtangah kriplyatsya blendi yaki pereshkodzhayut potraplyannyu parazitnogo svitla Zagalna plosha dzerkal 54 m kilkist dzerkal 48 shtuk U roli svitloprijmachiv UF diapazonu vistupayut sonyachno slipi fotopomnozhuvachi po odnomu FEP na prijmach z velikim diametrom fotokatodu 100 mm Maksimum chutlivosti na 270 nm dovgohvilova granicya 320 nm Pered vhidnim viknom kozhnogo FEP roztashovani svitlozbiralniki dzerkalnogo tipu yaki dayut vigrash u prijmanni svitla 2 razi Shema ustanovki kamer vidimogo diapazonu nagaduye bdzholini stilniki Kamera skladayetsya z 37 kamer FEP 145 kotri mayut e 25 Spektralna chutlivist u diapazoni 200 650 nm z maksimumom v oblasti 420 440 nm Korotkij front narostannya elektrichnogo strumu 1 2 ns dozvolyaye vikoristovuvati ci FEP dlya reyestraciyi cherenkovskih spalahiv z trivalistyu 10 ns Zovnishnij diametr fotokatodu 30 mm robochij 25 mm Pered kozhnim FEP vstanovlenij pleksiglasovij konichnij svitlovod Vhidni otvori svitlovodiv mayut shestigrannu formu Cim zabezpechuyetsya povnij zbir svitla Serednij diametr svitlovoda maye 37 mm sho vidpovidye kutu polya zoru 0 4 na odnu komirku Pole zoru vsiyeyi kameri takim chinom bude 2 6 Tochnist poziciyuvannya 0 05 tochnist metodiki vimiryuvannya koordinat dzherela 0 1 Pri sposterezhenni she vikoristovuyutsya na apartnomu rivni dvi sistemi zbigiv persha na odnochasnu reyestraciyu vsima kamerami spalahu druga na vrahuvannya chasu zapiznennya reyestraciyi spalahu cherez roznesenist sekcij na 20 m rozdilna zdatnist 100 ns Div takozhInshi nazemni cherenkovski gamma teleskopi VERITAS MAGIC H E S S CTA Masiv cherenkovskih teleskopiv proekt