Р. Д. Дагкесаманский Пущинская радиоастрономическая обсерватория АКЦ ФИАН Развитие радиометодов детектирования нейтрино сверхвысоких энергий. - презентация

1 Р. Д. Дагкесаманский Пущинская радиоастрономическая обсерватория АКЦ ФИАН Развитие радиометодов детектирования нейтрино сверхвысоких энергий

2 The ExaVolt Antenna: A Large-Aperture, Balloon-embedded Antenna for Ultra-high Energy Particle Detection, P. W. Gorham et.al., arXiv: В настоящую эпоху (z=0) длина свободного пробега КЛ с энергиями выше GZK- предела оценивается в Мпк. Но информация об источниках таких КЛ и о характере эволюции этих источников с красным смещением Z кроется в данных о космогенных или BZ-нейтрино, направление прихода которых с высокой степенью точности совпадает с направлением на источник КЛ. Очевидно, что важность исследований нейтрино сверхвысоких энергий трудно переоценить.

3 Активные ядра галактик несомненно являются источником космических нейтрино высоких энергий

4 Источники Двойные Спиральные галактики Взрывы сверхновых Остатки сверхновых Микроквазары 1-10 МэВ Активные ядра галактик Гамма-всплески GZK-нейтрино Магнитары, Нейтрионные звезды Top-down: Распад массивныхX частиц Топологические дефекты: Космические струны Сверхпроводящие струны Магнитные монополи Космические петли Z-вспышки > ТэВ Bottom-up: Распад или аннигиляция ускорение

5 Аннигиляция EHECνs на реликтовых нейтрино обеспечит возможность определить CνB.

6 Уточнение спектра космических лучей за пределом GZK определит поток CνB, а возможно, и массу нейтрино.

7 Coherent Radio Emission from Cosmic Showers in Air and in Dense Media, Askar'yan, G. A., Soviet Physics JETP, Vol. 21, p.658, 1965 Было предсказано в 1965 Гургеном Аскаряном Длина затухания на 1 ГГц в лунном реголите - 18 m льду - 1 km + e - at + e- e + + e - at e + + e - e - + e - at e - + e - e + + e - at + Длина ливня ~ 1.5 м Поперечный размер ливня~ 10 см Когерентность до ~3 ГГц Размер ливня~ 2-6 нс Эффект Аскаряна

8 Askaryans conclusions were confirmed later in excellent SLAC and AWA experiments (P.Gorham, D.Saltzberg, et al.,2000 and other papers)

9

10 Первая попытка создать детектор нейтрино СВЭ, основанный на эффекте Аскарьяна – это эксперимент RAMAND

11 1.В процессе работы над проектом RAMAND И.М.Железных высказал идею использовать в качестве мишени Луну. Это былл шаг вперед в борьбе за большие объемы мишени. 2.Первые оценки и выводы: большие наземные радиотелескопы способны зарегистрировать всплески черенковского излучения от Луны, если энергия первичной частицы ~ эВ и более. 3.Проблема выделения редких событий на фоне шумов и помех ( характерные особенности самих всплесков и дисперсионная задержка в ионосфере ). 4.Возможность регистрации одного и того же всплеска радиотелескопами различных обсерваторий. 5.Необходимость системы быстрой регистрации. 6.Эксперимент в Парксе (R.Ekers, N.Henkins, J.OSullivan, MNRAS,1996). 7.RADHEP-2000 и работы Г.А.Аскарьяна.

12 Первые эксперименты: 64-метровый радиотелескоп обсерватории Паркс, Австралия (R.Ekers, T.Hankins, OSullivan, MNRAS, 1996) 70-метровый радиотелескоп ЦДКС НАСА в Голдстоуне (P.Gorham, et al., 2000) 64-метровый радиотелескоп ОКБ МЭИ в районе г.Калязин (АЖ, 2005)

13 Для нейтрино с энергиями выше эВ Луна уже непрозрачна. Поэтому интересующие нас всплески можно ожидать только с периферии лунного диска. Положение луча антенны при наблюдениях в Калязине изображено на рисунке справа. Верхние пределы по экспериментам GLUE и Kalyazin (2007) в сравнении с другими планировавшимися экспериментами – справа внизу. Эксперименты, ориентированные на наблюдения в метровом диапазоне способны регистрировать только на 2-3 порядка более энергичные нейтрино, хотя и устанавливают более жесткие ограничения на поток таких частиц.

14 ANITA SalSa ARIANNA RICE ARA Simulation of the Event Reconstruction of Ultra High Energy Cosmic Neutrinos with Askaryan Radio Array, Shang-Yu Sun, Pisin Chen and Melin Huang, 2010, arXiv: Radio Detection of GZK Neutrinos - AURA status and plans, H. Landsman etc, Proceedings of the 30th International Cosmic Ray Conference, Vol. 4, p827–830 Cosmic rays are protons Эксперименты

15 Askaryan Radio Array Collaboration & scientists from: IceCube PAO ANITA RICE AMANDA ARIANNA ARA Antarctic Ross Ice shelf Antenna Neutrino Array

16 В феврале 2011 г. в Astro-ph появилась статья The ExaVolt Antenna: A Large-Aperture, Balloon-embedded Antenna for Ultra-high Energy Particle Detection, P. W. Gorham et.al., arXiv: Этот новый проект может оказаться весьма перспективным, поскольку претендует на реализацию чувствительности на 2 порядка более высокой по сравнению с экспериментом ANITA. Если авторам этого оригинального предложения действительно удастся решить сложную конструкторскую задачу и еще более сложную - финансовую, то это будет большой шаг вперед и для нейтрино с энергиями порядка эВ и даже выше.

17 GLINT NuMoon GMRT RESUN Kalyazin 2005 GLUE 2004 Parkes 2007 LOFAR LunaSKA (ATCA) SKA Эксперименты по регистрации всплесков от Луны

18 Наиболее перспективные новые проекты: ARA (Askaryan Radio Array) : апертура 80 км 2, в 100 раз чувствительнее, чем ANITA EVA (ExaVolt Antenna): SKA (Square Kilometer Array): А эфф = 1 млн. м 2, хорошо формируемая многолучевая диаграмма направленности LORD (Lunar Orbital Radio Detector): близкое расположение детектора к мишени.

19

20

21

22 СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ