TAIGA англ Tunka Advanced Instrument for cosmic rays and Gamma Astronomy Тункинський передовий комплекс для вивчення кос

TAIGA (англ. Tunka Advanced Instrument for cosmic rays and Gamma Astronomy, Тункинський передовий комплекс для вивчення космічних променів і гамма-астрономії) — російський експеримент з вимірюванням параметрів широких атмосферних злив, що утворюються при взаємодії космічних променів або високоенергетичних гамма-променів з атмосферою. Комплекс розташований поблизу південного краю озера Байкал у Республіці Бурятії на астрофізичному полігоні в Тункинській долині. Він складається з кількох установок, які вимірюють різні компоненти широких атмосферних злив. В результаті вимірювань за допомогою цих детекторів можна відновити напрямок приходу, енергію та тип космічних променів. Точність вимірів підвищується завдяки комбінації різних систем реєстрації.

Основна мета дослідження — пошук відповіді на питання про походження космічних променів в діапазоні енергій від 10¹⁴ до 10¹⁸ еВ. Тункинський експеримент проводить вимірювання в тому ж діапазоні енергій, що і експеримент KASCADE-Grande, розташований у Технологічному інституті Карлсруе, а також детектор космічних променів IceTop (на основі Ice Cube) на Південному полюсі.

Історія

Розташування установок Тункинського експерименту

Вивчення широких атмосферних злив на Астрофізичному полігоні Тункинської долини почалося в середині 1990-х років. Перша установка складалася з 4 детекторів атмосферного черенковського випромінювання, а 1995 року були отримані перші результати. У 1999 році установку було розширено до 13 детекторів, а в 2000—2003 роках дані збиралися вже установкою з 25 детекторів.

У 2009 році було запущено нову установку, Tunka-133, що складається зі 133 детекторів, розташованих на площі близько 1 км². У 2011 році ця установка була розширена на 6 кластерів, по 7 детекторів у кожному.

Починаючи з 2012 року, були встановлені й інші системи детекторів — Tunka-Rex і Tunka-HiSCORE. У 2014 було закінчено будівництво сцинтиляційної установки Tunka-GRANDE, а в 2015 розпочалися роботи над атмосферним черенковським гамма-телескопом Tunka-IACT.

Завдяки новим приладам, сфера досліджень експерименту значно розширилася. В даний момент вона включає й гамма-астрономію.

Tunka-133

Tunka-133 — це перша установка експерименту TAIGA. Вона складається зі 133 основних фотоелектронних помножувачів, розташованих на площі 1 км², та 42 додаткових помножувачів на відстані 1 км від центру установки. Помножувачі вимірюють черенковське випромінювання від широких атмосферних злив під час ясних та безмісячних ночей. Установкою були вимірювані енергетичний спектр і масовий склад космічних променів в діапазоні від 10¹⁶ до 10¹⁸ еВ.

Tunka-Rex

У 2012 році було встановлено 18 антен установки Tunka-Rex. До 2016 року їхня кількість зросла до 63. Розташування антен також відповідає кластерній системі установки Tunka-133. Антени реєструють радіовипромінювання від широких атмосферних злив, яке генерується завдяки геомагнітнму ефекту та ефекту Аскар'яна.

У ході порівняння отриманих даних з даними установки Tunka-133 було показано, що радіовимірювання космічних променів має ту ж точність вимірювання енергії космічних променів, що й у випадку черенковського випромінювання. Також, на відміну від установки Tunka-133, яка може проводити вимірювання тільки в безмісячні та безхмарні ночі, установка Tunka-Rex може проводити вимірювання у будь-який час дня та ночі.

Tunka-Grande

Установка Tunka-Grande складається із 380 сцинтиляційних лічильників із площею 0,64 м² кожен. Лічильники розміщені у 19 станціях. Станції мають наземну частину, в якій розташовано по 12 лічильників, та підземну частину, в якій розташовано 8 лічильників. Загальна площа установки складає близько 0,8 км².

Ці станції вимірюють частинки космічних променів поблизу землі, зокрема електрони та мюони.

Всі станції Tunka-Grande розташовані поблизу детекторів Tunka-133. Вони працюють одночасно з антенами установки Tunka-Rex, оскільки поєднання обох методів може підвищити точність визначення складу космічних променів.

Tunka-HiSCORE

Tunka-HiSCORE використовує той самий принцип реєстрації широких атмосферних злив, що й Tunka-133, але має чутливіші оптичні модулі з нижчим порогом реєстрації. Висока точність синхронізації підвищує кутову роздільну здатність реєстрації широких атмосферних злив. Це дозволяє вимірювання гамма-променів в слабко охопленому іншими методами діапазоні енергій понад 30 ТеВ і космічних променів з енергіями від 100 ТеВ до 1 ЕеВ.

Перший прототип станції HiSCORE було встановлено у 2012 році. До 2014 року кількість станцій було збільшено до 28, а площа покриття чклала 0,25 км². У 2018 році кількість станцій збільшилась до 47, а площа — до 0.4 км².

TAIGA-IACT

Телескоп складається із встановлених на альт-азимутальному монтуванні сегментованого відбивача та камери з фотопомножувачів. Відбивач має конструкцію Девіса-Коттона з фокусною відстанню близько 5 м і складається з 34 круглих сегментів діаметром 60 см кожний. Камера має 574 пікселі, у кожному з яких знаходиться фотопомножувач з конусом Вінстона. Розмір кожного пікселя — 30 мм.

Tunka-IACT складатиметься з кількох атмосферних черенковських телескопів і використовуватиме той самий принцип, що експерименти MAGIC, H.E.S.S., VERITAS та Масив черенковських телескопів. Перший із телескопів був побудований у 2016 році.

Посилання

Сайт НДІЯФ МДУ
Експеримент ТАЙГА
Домашня сторінка HiSCORE(нім.)