АНТАРЕС (телескоп) - ANTARES (telescope)

Координаты: 42 ° 48′N 6 ° 10'E / 42,800 ° с. Ш. 6,167 ° в. / 42.800; 6.167

Художественная иллюстрация нейтринного детектора Антарес и Наутиле.

АНТАРЕС это имя детектор нейтрино проживает 2,5 км под Средиземное море от побережья Тулон, Франция. Он предназначен для использования в качестве направленного нейтринного телескопа для обнаружения и наблюдения нейтрино поток от космических истоков в направлении Южное полушарие из земной шар, дополнение к детектору нейтрино Южного полюса Кубик льда который обнаруживает нейтрино от обоих полушарий. Название происходит от АСтрономия с Nэутрино Ттелескоп и АByss Environment ВИЭпоисковый проект; то акроним это также имя выдающейся звезды Антарес. Эксперимент признан ЦЕРН эксперимент (RE6).[1][2] Другие нейтринные телескопы, предназначенные для использования в близлежащем районе, включают: Греческий НЕСТОР телескоп и Итальянский НЕМО телескоп, которые оба находятся на ранних стадиях проектирования.

Дизайн

Массив содержит набор из двенадцати отдельных вертикальных строк фотоумножитель трубки. Каждый из них имеет 75 оптических модулей и имеет длину около 350 метров. Они стоят на якоре на дне моря на глубине около 2,5 км, на расстоянии примерно 70 метров друг от друга. Когда нейтрино попадают в южное полушарие Земли, они обычно продолжают двигаться прямо через него. В редких случаях некоторые мюон нейтрино взаимодействуют с водой в Средиземном море. Когда это происходит, они производят высокая энергия мюон. АНТАРЕС работает с помощью фотоумножителей, обнаруживающих Черенковское излучение испускается, когда мюон проходит через воду. Используемые методы обнаружения различают сигнатуру «восходящих мюонов», мюонного нейтрино, которое взаимодействовало с веществом ниже детектора ( земной шар ) и гораздо больший поток «нисходящих атмосферных мюонов».

В отличие от Южный полюс нейтринные телескопы АМАНДА и Кубик льда, АНТАРЕС использует воду вместо льда в качестве черенковской среды. Поскольку свет в воде рассеивается меньше, чем во льду, это приводит к лучшему разрешающая способность. С другой стороны, вода содержит больше источников фонового света, чем лед (радиоактивный изотопы калий -40 в морской соли и биолюминесцентные организмы ), что приводит к более высоким энергетическим порогам для ANTARES по сравнению с IceCube и делает необходимым применение более сложных методов подавления фона.

История строительства

Строительство АНТАРЕС было завершено 30 мая 2008 г., через два года после запуска первой нитки. Первоначальные испытания начались в 2000 г. Оборудование, косвенно связанное с детектором, такое как сейсмометр были введены в эксплуатацию в 2005 году. Первая линия фотоэлектронных умножителей была установлена ​​в феврале 2006 года. В сентябре 2006 года была успешно подключена вторая линия. Линии 3, 4 и 5 были запущены в конце 2006 г. и подключены в январе 2007 г. Это был важный шаг, который сделал Антарес крупнейшим нейтринным телескопом в Северном полушарии (превзойдя Байкальский нейтринный телескоп ). Линии 6, 7, 8, 9 и 10 были развернуты в период с марта по начало ноября 2007 г. и подключены в декабре 2007 г. по январь 2008 г. С мая 2008 г. детектор работает в своей полной 12-линейной конфигурации.

Развертывание и подключение детектора производятся совместно с французской океанографический институт ИФРЕМЕР, в настоящее время использующий ROV Виктор, а для некоторых прошлых операций подводная лодка Наутиле.

Экспериментальные цели

Проект АНТАРЕС дополняет Нейтринная обсерватория IceCube в Антарктида. Принципы обнаружения этих двух проектов очень похожи, хотя ANTARES указывает только на Южное полушарие. Благодаря своему расположению в Средиземном море, ANTARES более чувствителен к нейтрино с энергией ниже 100 ТэВ на южном небе, в регионе, который включает в себя множество галактических источников. АНТАРЕС будет обнаруживать нейтрино высокого энергетического происхождения, особенно в диапазоне от 1010 до 1014 электронвольт (10 ГэВ - 100 ТэВ ). За многие годы эксплуатации он сможет составить карту нейтрино. поток из космического происхождения в Южном полушарии. Особый интерес представляет обнаружение астрофизических точечных источников нейтрино, возможно, в корреляции с наблюдениями в других диапазонах (таких как источники гамма-излучения, наблюдаемые системой HESS телескоп в Намибия, имеющего общее с АНТАРЕС поле зрения).

Помимо этого аспекта физики частиц, телескоп ANTARES может также решать некоторые фундаментальные проблемы физики элементарных частиц, такие как поиск темная материя в виде нейтралино уничтожение в солнце (нормальный солнечные нейтрино находящиеся за пределами энергетического диапазона АНТАРЕС) или галактический центр. Из-за очень разных используемых методов его ожидаемая чувствительность является дополнением к прямым поискам темной материи, выполняемым различными экспериментами, такими как ДАМА, CDMS и на LHC. Обнаружение сигналов нейтралино также подтвердит суперсимметрия, но обычно не считается очень вероятным на уровне чувствительности ANTARES. Другие возможные «экзотические» явления, которые предположительно могут быть измерены ANTARES, включают: ядерные или же магнитные монополи.

Полученные результаты

О первых обнаружениях нейтрино было сообщено в феврале 2007 года.

Используя данные за 6 лет, поиск точечных источников нейтрино в центре Галактики не дал результатов.[3] Были также измерены осцилляции атмосферных нейтрино.[4]

Дополнительное оборудование

Помимо основного оптического детектора космических нейтрино, в эксперименте АНТАРЕС также имеется ряд приборов для изучения глубокое море окружающая среда, например соленость и кислород зонды, морское течение профилометры и приборы для измерения пропускания света и скорости звука. Также была установлена ​​система камер для автоматического отслеживания биолюминесцентный организмы. Результаты этих инструментов, которые также важны для калибровки детектора, будут переданы научно-исследовательским институтам океана, участвующим в сотрудничестве ANTARES. Хотя детектор ANTARES содержит систему акустического позиционирования для выравнивания свободно плавающих линий детектора, он также включает в себя отдельную специальную систему акустического обнаружения. АМАДЕУС, который будет состоять из 6 переоборудованных этажей ANTARES с гидрофонами для оценки возможности акустического обнаружения нейтрино в глубоком море. Первые 3 из этих акустических этажей включены в линия КИПиА, остальные 3 на 12-й строке.

Рекомендации

  1. ^ «Признанные эксперименты в ЦЕРНе». Научные комитеты ЦЕРН. ЦЕРН. Получено 21 января 2020.
  2. ^ "RE6 / ANTARES: астрономия с помощью нейтринного телескопа и исследования окружающей среды бездны". Экспериментальная программа ЦЕРН. ЦЕРН. Получено 21 января 2020.
  3. ^ Adrián-Martínez, S .; и другие. (2014). «Поиск точечных и протяженных источников нейтрино вблизи центра Галактики с помощью нейтринного телескопа ANTARES». Письма в астрофизический журнал. 786 (1): L5. arXiv:1402.6182. Bibcode:2014ApJ ... 786L ... 5A. Дои:10.1088 / 2041-8205 / 786/1 / l5.
  4. ^ Adrián-Martínez, S .; и другие. (2012). «Измерение осцилляций атмосферных нейтрино на нейтринном телескопе АНТАРЕС». Письма по физике B. 714 (2–5): 224–230. arXiv:1206.0645. Bibcode:2012ФЛБ..714..224А. Дои:10.1016 / j.physletb.2012.07.002.

внешняя ссылка