El proyecto Telescope Array es una colaboración internacional que involucra a instituciones educativas y de investigación en Japón, Estados Unidos, Rusia, Corea del Sur y Bélgica. [1] El experimento está diseñado para observar lluvias de aire inducidas por rayos cósmicos de energía ultra alta utilizando una combinación de técnicas de arreglo terrestre y de fluorescencia de aire. Se encuentra en el desierto alto en el condado de Millard , Utah , Estados Unidos, a unos 1.400 metros (4.600 pies) sobre el nivel del mar.
Ubicación (es) | Condado de Millard , Utah |
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Coordenadas | 39 ° 17′49 ″ N 112 ° 54′31 ″ O / 39.2969 ° N 112.9086 ° WCoordenadas : 39 ° 17′49 ″ N 112 ° 54′31 ″ O / 39.2969 ° N 112.9086 ° W |
Altitud | 1.400 m (4.600 pies) |
Construido | 2003-2007 |
Primera luz | 2008 |
Estilo telescopio | telescopio de rayos gamma |
Sitio web | www |
Ubicación del proyecto Telescope Array | |
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Descripción general
El observatorio Telescope Array es un sistema de detector híbrido que consta de una matriz de 507 detectores de superficie de centelleo (SD) que miden la distribución de partículas cargadas en la superficie de la Tierra, y tres estaciones de fluorescencia que observan el cielo nocturno por encima de la matriz SD. [2] Cada estación de fluorescencia también está acompañada de un sistema LIDAR para monitoreo atmosférico. [3] La matriz SD es muy similar a la del grupo AGASA , pero cubre un área que es nueve veces mayor. La configuración híbrida del proyecto Telescope Array permite la observación simultánea tanto del desarrollo longitudinal como de la distribución lateral de las lluvias de aire. Cuando un rayo cósmico atraviesa la atmósfera terrestre y desencadena una lluvia de aire , los telescopios de fluorescencia miden la luz de centelleo generada a medida que la lluvia pasa a través del gas de la atmósfera, mientras que el conjunto de detectores de superficie de centelleo muestrea la huella de la lluvia cuando llega La superficie de la tierra.
En el centro de la matriz de tierra se encuentra la Instalación de láser central que se utiliza para el monitoreo y calibraciones atmosféricas.
Detector de superficie
Los detectores de superficie que componen la matriz terrestre se activan cuando las partículas ionizantes de una extensa ducha de aire pasan a través de ellos. Cuando estas partículas pasan a través del centelleador de plástico dentro del detector, induce fotoelectrones que luego son recogidos por fibras que cambian de longitud de onda y enviados a un tubo fotomultiplicador. Los componentes electrónicos dentro de los detectores luego filtran los resultados, dando a los detectores una precisión comparable a la del experimento AGASA. [4]
Los detectores de superficie están distribuidos uniformemente en una matriz de rejilla de 762 km 2 con 1,2 km entre cada unidad. Cada detector de superficie tiene un peso ensamblado de 250 kg y consta de una fuente de alimentación, dos capas de detectores de centelleo y electrónica. La energía se genera mediante un panel solar de 120 W y se almacena en una batería sellada de plomo-ácido. El sistema tiene la capacidad de funcionar durante una semana en completa oscuridad. Cada capa del detector de centelleo está hecha de un centelleador de plástico extruido de 1,2 cm de espesor y un área de 3 m 2 . El tubo fotomultiplicador está conectado al centelleador a través de 96 fibras de cambio de longitud de onda.
Estación FD, telescopio y cámara
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El Telescope Array tiene tres estaciones telescópicas detectoras de fluorescencia (FD). Como en los experimentos anteriores Fly's Eye y High Resolution Fly's Eye (HiRes), estos detectores funcionan midiendo la luz de fluorescencia del aire emitida por una extensa ducha de aire . Cada telescopio FD consta de un espejo primario (compuesto por 18 segmentos de espejo hexagonales más pequeños) y una cámara. Las cámaras están formadas por 256 PMT (tubos fotomultiplicadores) que son sensibles a la luz ultravioleta generada por una lluvia de aire de rayos cósmicos. [1]
Las estaciones están ubicadas en un triángulo a unos 35 km de distancia entre sí. Cada estación tiene 12-14 telescopios que miran el rango de 3 a 33 grados de elevación. Los tres sitios se denominan Black Rock Mesa (BRM), Long Ridge (LR) y Middle Drum (MD). [5] Al combinar los datos de los tres sitios, es posible determinar la energía primaria, la dirección de llegada y el punto máximo de desarrollo longitudinal de una lluvia de aire. [1]
Mesa de Black Rock | 39 ° 11′18 ″ N 112 ° 42′42 ″ O / 39.18833 ° N 112.71167 ° W | [6] |
Long Ridge | 39 ° 12′28 ″ N 113 ° 07′17 ″ O / 39.20778 ° N 113.12139 ° W | [7] |
Tambor medio | 39 ° 28′22 ″ N 112 ° 59′37 ″ W / 39,47278 ° N 112,99361 ° W | [8] |
Instalación de láser central | 39 ° 17′49 ″ N 112 ° 54′31 ″ O / 39.29694 ° N 112.90861 ° W | [9] |
Centro de Rayos Cósmicos
El Centro de Rayos Cósmicos del Condado de Lon y Mary Watson Millard se inauguró el 20 de marzo de 2006. [10] El centro está ubicado en 648 West Main Street en Delta. El edificio sirve como sede y centro de procesamiento de datos para el Proyecto Telescope Array.
En octubre de 2011, se abrió un nuevo centro de visitantes en el Cosmic Ray Center. Presenta exhibiciones sobre la historia de la investigación de rayos cósmicos en Utah y sobre el Telescope Array, que se extiende por el desierto al oeste de Delta. El centro también incluye una exhibición sobre el cercano campo de internamiento de Topaz, donde los ciudadanos estadounidenses de ascendencia japonesa fueron encarcelados durante la Segunda Guerra Mundial.
CUENTO
TALE es la extensión Telescope Array Low Energy. Está diseñado para observar rayos cósmicos con energías entre 3 × 10 16 eV y 10 19 eV. TALE agrega 10 nuevos telescopios al sitio del observatorio Middle Drum (24 telescopios en total) extendiendo el campo de visión vertical para que ahora se extienda de 3 a 59 grados de elevación. Esto permite que la estación vea el desarrollo de la ducha, incluida la ducha máxima para eventos de menor energía. Esto es fundamental cuando se trata de determinar la composición química de la partícula de rayos cósmicos incidente. [11]
El proyecto TALE también tiene una matriz de relleno graduada de estaciones de centelleo espaciadas entre 400 my 600 m. Luego se conecta a la matriz de centelleadores principal Telescope Array, donde los detectores de centelleo están separados por 1200 m. Estas estaciones miden las densidades de partículas cargadas (la huella de la lluvia) en la superficie de la Tierra para eventos de menor energía que se acercan a 3x10 16 eV
TARA
El proyecto Telescope Array RADAR (TARA) es un esfuerzo por superar algunos de los problemas inherentes a las técnicas actuales de detección de rayos cósmicos. Debido al sol, la luna y el clima, los telescopios de fluorescencia generalmente se limitan a un ciclo de trabajo del diez por ciento. Los arreglos terrestres pueden funcionar durante el día, pero requieren una gran cantidad de terreno, por lo que es necesario construirlos en ubicaciones remotas. El objetivo del Proyecto TARA es desarrollar un sistema de detección de radar biestático que sea capaz de mantener un ciclo de trabajo de 24 horas a una fracción del costo de los sistemas de detección convencionales. [12]
En septiembre de 2012, la Fundación WM Keck otorgó a los investigadores de la Universidad de Utah una subvención de $ 1 millón para desarrollar un sistema de detección de radar biestático. Este sistema se construirá junto con el Telescope Array existente y utilizará transmisores de televisión analógicos y receptores digitales para observar el alcance, la dirección y la fuerza de los rayos cósmicos con el fin de rastrearlos hasta su punto de origen. [13] Una vez completada, esta nueva instalación se conocerá como Observatorio de radar WM Keck [13] [14]
Referencias
- ^ a b c Tokuno, H .; et al. (21 de febrero de 2012). "Nuevos detectores de fluorescencia de aire empleados en el experimento Telescope Array". Instrumentos y métodos nucleares en Física Investigación Una . 676 : 54–65. arXiv : 1201.0002 . Código bibliográfico : 2012NIMPA.676 ... 54T . doi : 10.1016 / j.nima.2012.02.044 . S2CID 9896454 .
- ^ T. AbuZayyad et al., " La matriz de detectores de superficie del experimento Telescope Array " Instrumentos y métodos nucleares en la sección de investigación de física A: (2012) vol. 689
- ^ M. Chikawa et al., Actas del 29 ° CICR (2005) 137
- ^ Kawai, H; et al. (2008). "Experimento de matriz de telescopio". Física nuclear B: Suplementos de actas . 175-176: 220-226. Código bibliográfico : 2008NuPhS.175..221K . doi : 10.1016 / j.nuclphysbps.2007.11.002 .
- ^ "Relojes de cielo despejado" .
- ^ A. Danko. "Telescope Array Black Rock Mesa FD" . Proyecto Telescope Array . Consultado el 25 de diciembre de 2012 .
- ^ A. Danko. "Telescope Array Long Ridge FD" . Proyecto Telescope Array . Consultado el 25 de diciembre de 2012 .
- ^ A. Danko. "Telescope Array Middle Drum FD" . Proyecto Telescope Array . Consultado el 25 de diciembre de 2012 .
- ^ A. Danko. "Instalación de láser central de matriz de telescopio" . Proyecto Telescope Array . Consultado el 25 de diciembre de 2012 .
- ^ Draper, Dean (22 de marzo de 2006). "Centro de rayos cósmicos dedicado". Progreso de la crónica del condado de Millard
- ^ Martens, Kai (2007). "El Telescope Array y su extensión de baja energía". Física nuclear B: Suplementos de actas . 165 : 33–36. Código Bibliográfico : 2007NuPhS.165 ... 33M . doi : 10.1016 / j.nuclphysbps.2006.11.006 .
- ^ Abou Bakr Othman, M .; et al. (2011). "Detección de radar de duchas de aire UHECR en la matriz del telescopio". 32a Conferencia Internacional de Rayos Cósmicos, Beijing 2011 .
- ^ a b "Universidad de Utah otorgó $ 1 millón por la Fundación Keck para estudiar los rayos cósmicos" . EON: Noticias en línea mejoradas . 25 de septiembre de 2012 . Consultado el 2 de julio de 2013 .
- ^ Lee, Jasen (25 de septiembre de 2012). "Beca de $ 1 millón otorgada a U. para estudiar partículas cósmicas" . KSL . Consultado el 2 de julio de 2013 .