Эксперимент Тунка: статус и проект широкоугольного гамма-телескопа

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

2. Tunka Collaboration 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, SkobeltsynInstituteofNucl.Phys.ofMoscowStateUniversity, 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.Pan’kov, Yu.A.Semeney,A.V. Zagorodnikov InstituteofAppliedPhys.ofIrkutskStateUniversity, Irkutsk,Russia; B.K.Lubsandorzhiev, B.A. Shaibonov(ju) , N.B.Lubsandorzhiev InstituteforNucl.Res.ofRussianAcademyofSciences, Moscow, Russia; V.S.Ptuskin IZMIRAN, Troitsk, MoscowRegion,Russia; Ch.Spiering, R.Wischnewski DESY-Zeuthen, Zeuthen, Germany; A.Chiavassa Dip.diFisicaGeneraleUniversita' diTorinoand INFN, Torino, Italy. A.Haungs, F. Schroeder Karlsruhe Institute of Technology, Karlsruhe, Germany

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

4. Tunka-133 – 1 km2 “dense” EAS Cherenkov light array Energy threshold 1015 eV Accuracy: core location ~ 10 m energy resolution ~ 15%  Xmax < 25 g∙cm-2

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

6. Combined spectrum E >1017 eV 1200 events E>1018 eV 5 events

7. Mean depth of EAS maximum

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

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

10. Примеры событий

12. Tns T ns = (R+200/R0 )2 ×3.3 ns

17. Tunka : 2013 HiSCORE

18. Cross calibration of Cherenkov light and fluorescent light methods. Image detector from TUS experiment S= 2 -10 м2 Угол обзора ± 7 град 7-10 км

19. Широкоугольный ( ~1 стер) гамма-телескоп Тунка- HiSCOREc энергетическим порогом 20 -50 ТэВ HiSCORE - Hundred Square-km Cosmic Origin Explorer

20. Проекты • CTA – 2017-18 • 2. HAWC -2014 • 3.LHAASO – 2017-18

21. Поиск ПэВатронов

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 Eth ~ ( Sdet. Twind . η)-1/2 • Использование конусных светосборников - S ФЭУв 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 1.5 -2 раза.

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

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

30. Угловое разрешение E = 25 TeV 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.

31. 50 events or 5 RMS • 1 - 1.5 km2 , 4 pmt per station • 2- 1.5 km2 , 16 pmt per statition • = 2 plus 1.5 10 4 m2muon detectors • - 10 km2 • - 100 km2

32. Основные задачи

33. 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 Name R lon lat Ra del Tnabl (N>20 TeV) 12 Cygnus 0.58 74.0 -8.5 20.8 30.7 Ver 100 h 1000 соб. 13 DR4 1.5 78.2 2.1 20.4 40.4 14 HB21 0.8 89.0 4.7 20.8 50.7 15 DA 530 2.0 93.3 6.9 20.9 55.4 16 CTB104 1.5 93.7 -0.2 21.5 50.8 17. Boomerang 106.3 2.7 22.5 60.8 270 500 cob 18 Cassiope 3.4 111.7 -2.1 23.4 58.8 300 180 соб 19 0.7 114.3 0.3 23.6 61.9 20 1.6 116.5 1.1 23.9 63.2 21 CTB 1 1.6 116.9 0.2 24.0 62.5 22 CTA 1 1.4 119.5 10.2 0.1 72.8 Ver 4% 300 500-800 23 Tycho 2.2 120.1 1.4 0.4 64.1 Ver360 120-180 соб. 24 R5 1.20 127.1 0.5 1.5 63.1 25 3C58 2.6 130.7 3.1 2.1 64.8 26 HB3 2.2 132.7 1.3 2.3 62.5 27 HB9 0.8 160.9 2.6 5.0 46.2 28 S147 0.8 180.0 -1.7 5.7 28.0 29 Crab 2.0 184.6 -5.8 5.6 22.0 Ver 100 h 5000 соб. 30 IC443 1.5 189.1 3.0 6.3 22.5 Mil

34. Спектр от Тихо Браге

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

36. Первые 5 станций осенью 2012 года S=1.5 km2 , 60 станций, шаг 150 м, 240ФЭУ (150 есть), 30 млн. руб 2012-2014 годы Понижение порога Увеличение площади S = 1.5 km2, 60 станций по 16 ФЭУ, 1000 ФЭУ или (и) система зеркал ( 20 ) с площадью 2 м2 Стоимость 80 -120 млн. руб S= 10 km2 , 225станций , шаг 200 м, 1000 ФЭУ, 150 млн. руб S=100 km2 , 2000 станций, Шаг 200 м, по 1 ФЭУ в станции 450 млн.руб ( 11 млн евро) 15000 м 2 сцинтилляционных Детекторов ( 1% от полной площади) - 2-5 мюонов от 25 ТэВ протонов Стоимость 400-600 млн.руб

37. Конструкция установки

38. Конуса и ФЭУ

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

40. Фотоумножитель • R5912 (Hamamatsu) • 9352 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