Эксперимент Тунка: статус и проект широкоугольного гамма-телескопа Л.А.Кузьмичев (НИИЯФ МГУ) От коллаборации Тунка 25.05.2012 «Зацепинские чтения» - презентация

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

2 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

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

4 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

5 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

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

7 Mean depth of EAS maximum

8 1 км 2011 Tunka-133, addition of 6 distant clusters To the ultra-high energy!

9 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

10 Примеры событий

11

12 Tns T ns = (R+200/R 0 ) 2 ×3.3 ns

13

14

15

16

17 HiSCORE Tunka : 2013

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

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

20 Проекты 1.CTA – HAWC LHAASO –

21 Поиск ПэВатронов

22

23

24

25 Расстояние между детекторами 150 м

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

27 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

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

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

30 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

31 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

32 Основные задачи

33 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

34 Спектр от Тихо Браге

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

36 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

37 Конструкция установки

38 Конуса и ФЭУ

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

40 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.

41 Оптическая станция

42 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.

43 Спасибо за внимание