Tunka experiment
Tunka -experimentet som nu heter TAIGA ( Tunka Advanced Instrument for cosmic ray physics and Gamma Astronomy ) mäter luftduschar , som initieras av laddade kosmiska strålar eller högenergigammastrålar . TAIGA ligger i Sibirien i Tunkadalen nära Bajkalsjön . Samtidigt består TAIGA av fem olika detektorsystem: Tunka-133, Tunka-Rex och Tunka-Grande för laddade kosmiska strålar; Tunka-HiSCORE och Tunka-IACT för gammaastronomi. Från mätningarna av varje detektor är det möjligt att rekonstruera ankomstriktningen, energin och typen av de kosmiska strålarna, där noggrannheten förbättras genom kombinationen av olika detektorsystem.
Syftet med mätningarna av kosmisk strålning är att lösa frågan om ursprunget för de kosmiska strålarna i energiområdet upp till cirka 1 EeV. Tunka-experimentet utforskar alltså samma energiområde som KASCADE-Grande vid Karlsruhe Institute of Technology (KIT) och som ytdetektorn IceTop för IceCube -experimentet på Sydpolen. Den första detektorn av TAIGA, Tunka-133, använder dock en annan och oberoende mätteknik, som kan användas för att dubbelkontrollera resultaten av de andra experimenten. För gammastrålastronomi är målet att identifiera källor med högre energi än vad som är möjligt med nuvarande gammastrålningsobservatorier.
Historia
Tunka-experimentet startade redan på 1990-talet med en mindre uppsättning av 25 fotomultiplikatordetektorer. I september 2009 invigdes den nuvarande uppsättningen av 133 detektorer (Tunka-133). I oktober 2011 utökades arraystorleken med en faktor 4 gånger genom installationen av ytterligare yttre fotomultiplikatordetektorstationer. Detta syftar till de sällsynta kosmiska strålarna vid ultrahöga energier bortom 0,1 EeV, där ett stort detektionsområde är viktigt för att mäta en tillräcklig mängd kosmisk strålning. Från och med 2012 har andra detektorsystem installerats, först Tunka-Rex och Tunka-HiSCORE inom ramen för en Helmholtz-Russia Joint Research Group (HRJRG) som drivs från 2012 till 2015. 2014 byggdes Tunka-Grande, och sedan 2015 den första Teleskopet av Tunka-IACT är under uppbyggnad. Genom detta hade Tunka-experimentets fokus breddats. Den omfattar nu gammaastronomi förutom kosmisk strålning vilket återspeglas i det nya namnet TAIGA (Tunka Advanced Instrument for kosmisk strålningsfysik och gammaastronomi).
Tunka-133
Tunka-133 är den första detektorn för TAIGA. Den består huvudsakligen av en 1 km² stor grupp av 133 fotomultiplikatorer , som upptäcker Cherenkov-ljuset från luftskurar under mörka och klara nätter. Måtten på Tunka-133 används också för korskalibrering och jämförelse av de nyare detektorerna.
Tunka-Rex
Från och med 18 antenner 2012 utökades Tunka-Rex successivt och består nu av 63 antennstationer fördelade över hela Tunka-133:s område. I jämförelse med Tunka-133 visades det att radiomätningarna har samma noggrannhet för den kosmiska strålenergin som Cherenkov-ljusmätningarna. Även om dessa Cherenkov-ljusmätningar endast är möjliga under mörka och klara nätter, görs radiomätningarna när som helst på dygnet, vilket nu avsevärt förbättrar experimentets arbetscykel.
Tunka-Grande
Tunka-Grande består av 19 scintillationsstationer med en yta på 10 m² vardera från den stängda KASCADE-Grande arrayen. Dessa stationer mäter partiklarna i luftskurarna på marken, i synnerhet elektroner och myoner . Alla stationer är installerade i området Tunka-133. De drivs samtidigt med radioantennerna i Tunka-Rex, eftersom kombinationen av båda mätteknikerna förväntas öka noggrannheten för sammansättningen av de kosmiska strålarna.
Tunka-HiSCORE
Tunka-HiSCORE använder samma detektionsprincip som Tunka-133, men har känsligare och exaktare detektorer. Speciellt den överlägsna timingprecisionen ökar vinkelupplösningen för de detekterade luftduschar. Detta är avgörande för det vetenskapliga målet för HiSCORE, som är att identifiera källor med hög energi gammastrålar. De första prototypstationerna av HiSCORE installerades 2012, och sedan 2014 består arrayerna av 29 stationer som täcker en yta på 0,3 km². Ytterligare en förlängning är planerad till 2017.
Tunka-IACT
Tunka-IACT kommer att bestå av flera Imaging Air Cherenkov-teleskop som använder samma princip som MAGIC , HESS , VERITAS och CTA . Kombinationen med HiSCORE möjliggör en högre maximal energi för de observerade gammastrålarna än med konventionella avbildande luftcherenkov-teleskop. Från och med 2016 är konstruktionen av det första teleskopet nästan klart.