Гигантский радиомассив для обнаружения нейтрино - Giant Radio Array for Neutrino Detection - Wikipedia

Гигантский радиомассив для обнаружения нейтрино
Альтернативные названияГРАНД Отредактируйте это в Викиданных
Местоположение (а)Китайская Народная Республика Отредактируйте это в Викиданных
Стиль телескопадетектор нейтрино
радиотелескоп  Отредактируйте это в Викиданных
Интернет сайтвеликий.cnrs.fr Отредактируйте это в Викиданных
[редактировать в Викиданных ]

В Гигантский радиомассив для обнаружения нейтрино (ГРАНД) - предлагаемый крупномасштабный детектор, предназначенный для сбора космические частицы сверхвысокой энергии в качестве космические лучи, нейтрино и фотоны с энергией более 1017 эВ. Этот проект направлен на разгадку тайны их происхождения и ранние стадии самой Вселенной. Предложение, сформулированное международной группой исследователей, призывает разместить массив из 200 000 приемников на горных хребтах по всему миру.

Обзор

Детектор GRAND будет искать нейтрино, экзотические частицы, испускаемые некоторыми и черные дыры в центре галактик. Эти нейтрино могут помочь астрономам найти источник других энергичных частиц, называемых космические лучи сверхвысокой энергии. Когда нейтрино достигают Земли, они часто сталкиваются с частицами в воздухе или на земле, создавая потоки вторичных частиц. Эти вторичные частицы могут быть захвачены радиоантеннами, что позволяет исследователям вычислить траекторию исходных нейтрино и проследить их до их источника.[1][2] Впервые концепция была опубликована в 2017 году.[3]

Гигантская радиодетекторная матрица будет состоять из 200 000 недорогих антенн группами по 10 000, расположенных на расстоянии почти 200 000 км.2 (80 000 квадратных миль) в разных местах по всему миру.[2] Это сделало бы его самым большим детектором в мире. Строительство, установка и подключение к сети 200 000 антенн обойдется примерно в 226 миллионов долларов.[1] без учета стоимости аренды земли и рабочей силы.[4]

Принцип

Стратегия GRAND заключается в обнаружении радиоизлучения, исходящего от ливней частиц, которые возникают в земной атмосфере в результате взаимодействия космических лучей сверхвысокой энергии (UHE), гамма-лучей и нейтрино.[5] Астрофизический тау нейтрино (
ν
τ) можно обнаружить через обширные воздушные души (EAS) индуцированный тау (
τ−
) распадается в атмосфере.[3] Короткоживущий тау-распад в атмосфере генерирует ШАЛ, который излучает измеримые электромагнитные излучения с частотами до сотен МГц.[3] Предполагается, что антенны будут работать в диапазоне 60-200 МГц, чтобы избежать коротковолнового фонового шума на более низких частотах.[3]

Каждая отдельная антенна представляет собой простую Галстук-бабочка, с 3 перпендикулярными дугами с дополнительной вертикальной штангой для проб всех трех поляризация направления.[5] Каждая антенна установлена ​​на одном столбе высотой 5 метров, и каждая антенна в сетке расположена на расстоянии 1 км внутри квадратной сетки. Если будет построен полный массив из 200000 антенн, GRAND достигнет безупречный чувствительность 4х10−10 ГэВ см−2 s−1 SR−1 выше 5 x 1017 эВ. Благодаря угловому разрешению менее градуса, GRAND также будет искать точечные источники нейтрино сверхвысоких энергий, устойчивые и переходные, потенциально запускающие нейтринную астрономию сверхвысоких энергий, что позволит обнаруживать и отслеживать большое количество транзиентов в радиодиапазоне. быстрые радиовсплески, гигантских радиоимпульсов, а также для точных исследований эпоха реионизации.[5]

По оценкам исследователей, GRAND может позволить не только обнаруживать нейтрино, но также может позволить различать типы источников, такие как скопления галактик с центральными источниками, быстро вращающийся новорожденный пульсары, активные галактические ядра, и послесвечение гамма-всплески.[3]

Положение дел

Моделирование и экспериментальные работы продолжаются в отношении технологических разработок и стратегий отказа от фона. Первый этап называется GRANDProto35 и включает 35 антенн и 24 антенны. сцинтилляторы, развернутый в Горы Тянь-Шаня в Китае.[3] Если импульс наблюдается одновременно в сигналах от трех и более сцинтилляторов, сигналы регистрируются. По состоянию на октябрь 2018 года GRANDProto35 находится на этапе ввода в эксплуатацию.[5] На данный момент система достигает 100% эффективности обнаружения для частот запуска до 20 кГц.

Следующий этап запланирован на 2020 год, и это специальная установка под названием GRANDProto300 на территории 300 км.2.[3] Базовая схема представляет собой квадратную сетку с расстоянием между антеннами 1 км, как и на более поздних этапах. Поскольку GRANDProto300 не будет достаточно большим для обнаружения космогенных нейтрино, его жизнеспособность будет проверена с использованием вместо этого обширные воздушные души инициированный очень наклонными космическими лучами, что дает возможность заниматься наукой о космических лучах.[5] Сайт будет размещен в китайских провинциях Синьцзян, Внутренняя Монголия, Юньнань и Ганьсу.[5] В случае финансирования на более поздних этапах будет построена GRAND10k в 2025 году и, наконец, GRAND200k (200000 приемников) в 2030-х годах.[5]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Райан Ф. Мандельбаум (31 октября 2018 г.). «Астрономы предлагают огромную новую систему телескопа, чтобы понять самые энергичные из когда-либо обнаруженных частиц». Gizmodo.
  2. ^ а б Эйвери Томпсон (31 октября 2018 г.). «Ученые хотят построить телескоп размером с Небраску». Популярная механика.
  3. ^ а б c d е ж грамм Фанг, Кэ; Альварес-Муньис, Хайме; Рафаэль Алвес Батиста; и другие. (2017). «Гигантский радиомассив для обнаружения нейтрино (GRAND): настоящее и перспективы». Материалы 35-й Международной конференции по космическим лучам - PoS (ICRC2017). п. 996. arXiv:1708.05128. Дои:10.22323/1.301.0996.
  4. ^ GRAND - Домашний сайт: FAQ.
  5. ^ а б c d е ж грамм Фанг, Кэ; Альварес-Муньис, Хайме; Рафаэль Алвес Батиста; и другие. (GRAND Collaboration) (2020). "Гигантский радиомассив для обнаружения нейтрино (GRAND): наука и дизайн". Наука Китай Физика, механика и астрономия. 63. arXiv:1810.09994. Дои:10.1007 / s11433-018-9385-7.