Эксперимент Тунка: статус и проект широкоугольного гамма-телескопа Л.А.Кузьмичев (НИИЯФ МГУ) От коллаборации Тунка «Зацепинские чтения»

S.F.Beregnev, S.N.Epimakhov, N.N. Kalmykov, N.I.KarpovE.E. Korosteleva, V.A. Kozhin, L.A. Kuzmichev, M.I. Panasyuk, E.G.Popova, V.V. Prosin, A.A. Silaev, A.A. Silaev(ju), A.V. Skurikhin, L.G.Sveshnikova I.V. Yashin, Skobeltsyn Institute of Nucl. Phys. of Moscow State University, Moscow, Russia; N.M. Budnev, A.V.Diajok, O.A. Chvalaev, O.A. Gress, A.V.Dyachok, E.N.Konstantinov, A.V.Korobchebko, R.R. Mirgazov, L.V. Pankov, Yu.A. Semeney, A.V. Zagorodnikov Institute of Applied Phys. of Irkutsk State University, Irkutsk, Russia; B.K. Lubsandorzhiev, B.A. Shaibonov(ju), N.B. Lubsandorzhiev Institute for Nucl. Res. of Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia; V.S. Ptuskin IZMIRAN, Troitsk, Moscow Region, Russia; Ch. Spiering, R. Wischnewski DESY-Zeuthen, Zeuthen, Germany; A.Chiavassa Dip. di Fisica Generale Universita' di Torino and INFN, Torino, Italy. A.Haungs, F. Schroeder Karlsruhe Institute of Technology, Karlsruhe, Germany Tunka Collaboration

План доклада 1.Тукна-133 – статус весны 2012 года 2. Проект широкоугольного гамма-телескопа

Tunka-133 – 1 km 2 dense EAS Cherenkov light array Energy threshold eV Accuracy: core location ~ 10 m energy resolution ~ 15% X max < 25 gcm -2

Tunka-133: 19 clusters, 7 detectors in each cluster Optical cable Cluster Electronic box DAQ center PMT EMI 9350 Ø 20 cm 4 channel FADC boards 200 MHz, 12 bit

Combined spectrum E >10 17 eV 1200 events E>10 18 eV 5 events

Mean depth of EAS maximum

1 км 2011 Tunka-133, addition of 6 distant clusters To the ultra-high energy!

Восстановление ФПР по данным на больших расстояниях A(R) = A(400)·((R/400+1)/2) -b Q(R) = Q(300)·((R/300+1)/2) -b

Примеры событий

Tns T ns = (R+200/R 0 ) 2 ×3.3 ns

HiSCORE Tunka : 2013

Cross calibration of Cherenkov light and fluorescent light methods. Image detector from TUS experiment 7-10 км S= м 2 Угол обзора ± 7 град

Широкоугольный ( ~1 стер) гамма- телескоп Тунка- HiSCORE c энергетическим порогом ТэВ HiSCORE - Hundred Square-km Cosmic Origin Explorer

Проекты 1.CTA – HAWC LHAASO –

Поиск ПэВатронов

Расстояние между детекторами 150 м

Коллаборация НИИЯФ МГУ ( Москва) НИИПФ ИГУ (Иркутск) ИЯИ РАН (Москва) ИЗМИРАН (Троицк) ОИЯИ (Дубна) НИЯУ МИФИ (Москва) Гамбургский университет (Гамбург) ДЭЗИ ( Берлин-Цойтен)

Пути понижения порога 1.Использование конусных светосборников - S ФЭУ в 4 раз 2. Аналоговое суммирование сигналов в одной станции S в n раз 3. Уменьшение T до 5-10 нс 4. Увеличение чувствительности ФЭУ к ультрафиолетовому свету - покрытие шифтерами - в раза. E th ~ ( S det. T wind. η) -1/2

Эффективность регистрации гамма-квантов ( 3-х станций) Θ =0 градΘ = 25 град

Режекция фона от протонов 1.Угловое разрешение до 0.1 град 2.Глубина максимума и число сработавших детекторов

Угловое разрешение Джиттер в 1 нс – 0.1 град ( база в 150 м) для плоского фронта Фронт – конусный – угол раствора 179 град – без определения оси ливня точность около 1 град. E = 25 TeV

50 events or 5 RMS km 2, 4 pmt per station km 2, 16 pmt per statition 3= 2 plus m 2 muon detectors km km 2

Основные задачи

Name R lon lat Ra del Tnabl (N>20 TeV) 12 Cygnus Ver 100 h 1000 соб. 13 DR HB DA CTB Boomerang cob 18 Cassiope соб CTB CTA Ver 4% Tycho Ver соб. 24 R C HB HB S Crab Ver 100 h 5000 соб. 30 IC Mil Источники, которые мы как то можем видеть. Красный цвет – есть ТэВ-ное излучение; синий цвет -ожидаемое время наблюдения и число событий > 20 ТэВ для Hiscore

Спектр от Тихо Браге

Поток вторичных фотонов в одной из модели с нарушением Лоренц-инвариантности

S=1.5 km 2, 60 станций, шаг 150 м, 240 ФЭУ (150 есть), 30 млн. руб годы S= 10 km 2, 225 станций, шаг 200 м, 1000 ФЭУ, 150 млн. руб S=100 km 2, 2000 станций, Шаг 200 м, по 1 ФЭУ в станции 450 млн.руб ( 11 млн евро) S = 1.5 km 2, 60 станций по 16 ФЭУ, 1000 ФЭУ или (и) система зеркал ( 20 ) с площадью 2 м 2 Стоимость млн. руб Первые 5 станций осенью 2012 года м 2 сцинтилляционных Детекторов ( 1% от полной площади) мюонов от 25 ТэВ протонов Стоимость млн.руб Понижение порогаУвеличение площади

Конструкция установки

Конуса и ФЭУ

А: Зависимость коэффициента отражения для материала конусов от длины волны Б: Зависимость эффективной площади от зенитного угла для различных значений коэффициента отражения. Alanod-4300

Фотоумножитель 1.R5912 (Hamamatsu) KB (Electron Tube) 6 динодов Диноды из CuBe Цена 1300 евро, 1000 ФЭУ в год. В настоящее время обсуждается также возможность производства фотоумножителя с полусферическим фотокатодом большой площади на предприятии МЭЛЗ-ФЭУ в Москве.

Оптическая станция

Система сбора стации DRS-4 - DRS ( Domino Ring Sampler) 4 – это 9-входовой оцифровщик формы сигнала с шагом до 0.2 нс в 1024 точках Стоимость – 80 евро.

Спасибо за внимание