|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ЦЭМИ РАН |
||
Гамма-астрономия высоких энергий и исследование космических лучей с помощью наземных установокНИР
High-energy gamma-ray astronomy and study of cosmic-rays with the ground-based installations
- Руководитель НИР: Кузьмичев Л.А.
- Ответственные исполнители: Волчугов П.А., Калмыков Н.Н., Коростелева Е.Е., Лубсандоржиев Н.Б., Осипова Э.А., Остапченко С.С., Постников Е.Б., Просин В.В., Свешникова Л.Г., Сулаков В.П.
- Участники НИР: Атрашкевич В.Б., Булан А.В., Веденеев О.В., Волчугов П.А., Гоман Г.С., Игнатьев С.Б., Игнатьев С.Б., Игнатьев С.Б., Игошин А.В., Калмыков Н.Н., Карпов Н.И., Кобина В.Н., Коростелева Е.Е., Куликов Г.В., Лубсандоржиев Н.Б., Назаров В.И., Окунева Э.А., Осипова Э.А., Остапченко С.С., Попова Е.Г., Постников Е.Б., Просин В.В., Разумов А.Ю., Свешникова Л.Г., Силаев А.А., Силаев А.А., Сулаков В.П., Фомин Ю.А., Широков А.В., Щепкин П.Г., Щепкин П.Г., Ярочкина З.В.
- Подразделение: Лаборатория наземной гамма-астрономии
- Срок исполнения: 1 января 2015 г. - 31 декабря 2027 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 1.2
- Номер ЦИТИС: 123011300045-2
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Астрофизика космических лучей
- Приоритеты и перспективы НТР Российской Федерации согласно Стратегии НТР РФ: переход к передовым цифровым, интеллектуальным технологиям
- ПН России: Информационно-телекоммуникационные системы
- Направление технологического прорыва России: Стратегические информационные технологии
- Критическая технология России: Технологии и программное обеспечение распределенных и высокопроизводительных вычислительных систем
-
Рубрики ГРНТИ:
- 29.05.45 Космические лучи. Релятивистская астрофизика. Космология
- Классификатор OECD: Астрономия и астрофизика
-
Ключевые слова:
широкие атмосферные ливни, космические лучи, гамма-астрономия, черенковское излучение
-
Описание:
В рамках темы планируется проведение исследований по гамма-астрономии высоких энергий и исследование космических лучей высоких энергий с помощью наземных установок, регистрирующих широкие атмосферные ливни (ШАЛ). Базовыми центрами для проведения исследований является комплекс установок в Тункиской долине ( Тунка-133, Тунка-REX и Тунка-Grande)в Бурятии и установка ШАЛ-МГУ в Москве. Направления исследований на этих установках – энергетический спектр и массовый состав, анизотропия и вариации космических лучей. Для исследования по гамма-астрономии в Тункинской долине создается гамма-обсерватория TAIGA (Tunka Advanced Instrument for cosmic rays and Gamma Astronomy). Новая установка будет состоять из широкоугольных (угол обзора ~1 стер) черенковских оптических станций, расположенных на площади 3 км2 (установка Тунка-HiSCORE), нескольких (около 10) черенковских телескопов, с зеркалом площадью 10 м2 (Тунка-IACT), и мюонных детекторов общей площадью свыше 2000 м2. В настоящее время завершается создание прототипа установки, содержащего 28 широкоугольный стаций на площади 0.25 км2 и два черенковских телескопа.
-
Abstract:
According topic, we plan high-energy gamma astronomy researching and high-energy cosmic rays researching using ground-based installations wich registrate extensive air showers (EAS). Base centers for research is a complex of installations in the Tunka Valley (Tunka-133, Tunka-REX and Tunka-Grande) in Buryatia and the installation of EAS-MSU in Moscow. The directions of research at these facilities are the energy spectrum and mass composition, anisotropy and variations in space rays. For research on gamma astronomy in the Tunka Valley, the TAIGA gamma observatory (Tunka Advanced Instrument for cosmic rays and Gamma Astronomy). For research on gamma astronomy in the Tunka Valley, the TAIGA gamma observatory (Tunka Advanced Instrument for cosmic rays and Gamma Astronomy) is created. The new installation will consist of wide-angle (viewing angle ~ 1 sr) Cherenkov optical stations located on an area of 3 km2 (Tunka-HiSCORE installation), several (about 10) Cherenkov telescopes, with a mirror area 10 m2 (Tunka-IACT), and muon detectors with a total area of over 2000 m2. Now we finish creation a prototype of the installation containing 28 wide-angle stations on an area of 0.25 km2 and two Cherenkov telescope
-
Планируемые результаты:
Планы-2023 год Ожидаемые результаты и их практическая значимость Будут проведена модернизация второго атмосферного черенковского телескопа (АЧТ) комплекса TAIGA. Целью модернизации является установка новых конусов Винстона и экранов от магнитного поля на фотоумножители камеры, новых контроллеров системы сбора. После проведения модернизации чувствительность второго телескопа увеличится на 20% и он станет идентичным по своим характеристикам с 1 и 3 телескопами комплекса. Продолжить работу по подготовке еще двух регистрирующих камер для АЧТ. Восстановить изменение чувствительности АЧТ с 2019 по 2022 году по ШАЛ, регистрируемым АЧТ и установкой TAIGA-HiSCORE. Определить поправку в восстановленную энергию ШАЛ от гамма-квантов, связанную с изменением чувствительности АЧТ. Исследовать изменение параметров изображений ШАЛ связанную с изменением погодных условий. Проведенные исследования повысят точность восстановления спектра гамма-квантов от астрофизических источников. Будет продолжена работа по уточнению абсолютной точности восстановления направления прихода ШАЛ в установке TAIGA- HiSCORE как по гибидным событиям, так и по событиям от лидара, установленного спутнике CALIPSO. С помощью АЧТ будут продолжены исследования потока гамма-квантов от ряда галактических источников (Крабовидная туманность, Dragonfly Nebula, J2227+610 (G106.3+2.7), J2031 +415 (Cygnus Cocoon), сверхновая Тихо-Браге), важных для понимания происхождения космических лучей и мониторирования ярких внегалактических источников гамма-квантов ( Мрк421, Мрк-501). Будет проводится поиск гамма-квантов ТэВных энергий, сопровождающих гамма-всплески. Регистрация таких гамма-квантов представляет большой интерес как для понимания механизмов ускорения частиц при гамма-всплесках, так и для исследования процесса распространения гамма-квантов высоких энергий в межгалактической среде. По результатам установки TAIGA-HiSCORE за 3 сезона работы (2019-2023 гг.) будут получены экспериментальные энергетические спектры легкой (протоны и гелий) и (тяжелой все остальные ядра) компонент галактических космических лучей в диапазоне энергий 10^14 – 10^18 эВ.
-
Научный задел:
В период развертывания обсерватории TAIGA получены следующие важнейшие результаты: 1.По данным установки TAIGA-HiSCORE восстановлен энергетический спектр космических лучей с энергией выше 10^14 эВ. Объединенный спектр по двум установкам ( Tunka-133 и TAIGA-HiSCORE) охватывает диапазон 2•10^14 – 2•10^18 эВ и демонстрирует на нижнем пороге прекрасное согласие с результатами прямых спутниковых и баллонных экспериментов, а на предельно высоких энергиях согласие в пределах статистических ошибок с результатами гигантских установок Telescope Array и Auger. Таким образом, совместный спектр черенковских установок Тунка-133 и TAIGA-HiSCORE перекрывает 4 порядка по энергии единой методикой и демонстрирует прекрасное согласие результатов прямых спутниковых и баллонных экспериментов с результатами гигантских наземных установок. 2.Первый атмосферный черенковский телескоп TAIGA-IACT сдал выпускной экзамен – сигнал от гамма-источника в Крабовидной туманности зарегистрирован на уровне зарегистрирован на уровне значимости выше 5 сигма. 3.Впервые проведена регистрация событий в направлении на источник высокоэнергичных гамма-квантов от гамма-источника в Крабовидной туманности с энергией более 40 ТэВ гибридным методом, совмещающим информацию широкоугольной установки TAIGA-HiSCORE и АЧТ с анализом изображений. В области энергии более 40 ТэВ гибридным методом обнаружено 14 «гамма-подобных» кандидатов
-
Основные результаты:
Созданная установка позволит доказать эффективность гибридного подхода для гамма-астрономии сверхвысоких энергий и начать проведение серьезной научной программы. Ожидаемая интегральная чувствительность установки площадью 1 км2 за 300 часов наблюдения источника при энергии 100 ТэВ составляет примерно 2.5×10^−13 ТэВ см^−2с^−1, превосходя чувствительность эксплуатируемых и планируемых установок в области сверхвысоких энергий
- Добавил в систему: SINP IAO
Источник финансирования НИР
| госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию) |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. | Гамма-астрономия высоких энергий и исследование космических лучей с помощью наземных установок |
| Результаты этапа: | ||
| 2 | 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. | Гамма-астрономия высоких энергий и исследование космических лучей с помощью наземных установок |
| Результаты этапа: | ||
| 3 | 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. | Гамма-астрономия высоких энергий и исследование космических лучей с помощью наземных установок |
| Результаты этапа: 1. Введена в строй уникальная гибридная система в составе атмосферного черенковского телескопа (АЧТ) и широкоугольной черенковской установки TAIGA-HiSCORE. 2. Получен энергетический спектр первичных космических лучей по данным установок Тунка-133, Тунка-Grande и TAIGA-HiSCORE. 3. Получено согласие энергетических спектров, полученным по данным установок Тунка-Grande и Тунка-133. 4. Обнаружен избыток гамма-излучения сверхвысоких энергий (> 50 ТэВ) от Крабовидной туманности по данным установки TAIGA-HiSCORE. 5. Проведена оценка массового состава первичных космических лучей по экспериментальным данным установки ШАЛ-МГУ и полного Монте-Корло моделирования работы этой установки. | ||
| 4 | 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. | Гамма-астрономия высоких энергий и исследование космических лучей с помощью наземных установок |
| Результаты этапа: | ||
| 5 | 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. | Гамма-астрономия высоких энергий и исследование космических лучей с помощью наземных установок |
| Результаты этапа: | ||
| 6 | 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. | Гамма-астрономия высоких энергий и исследование космических лучей с помощью наземных установок |
| Результаты этапа: Работы, запланированные на этот год по теме 2.1 выполнены. Завершаются работы по развертыванию гамма-обсерватории TAIGA. В настоящее время вся установка состоит из 87 станций на площади 0.7 км2. В январе 2020 начал работать второй атмосферный черенковский телескоп. Завершается работа по подготовке камеры для третьего черенковского телескопа. Установка камеры на телескоп запланирована август 2021 года. Проведен сезон наблюдения за гамма-источниками (Крабовидная туманность, Мкн-421, Мкн-501,Boomerang) атмосферным черенковским телескопом TAIGA-IACT. Выделены гамма-кванты от Крабовидной туманности на уровне значимости 6 сигма (рис.2) и на уровне значимости 5 сигма от блазара Мрн-421. По данным установки Тунка-133 за 7 лет работы (2009 – 2017 гг.) и установки TAIGA-HiSCORE за сезон 2019-2020 гг. получена уточненная зависимость глубины максимума от энергии в широком диапазоне энергий от 1015 до 1018 эВ. На предельных энергиях наши результаты совпадают с результатами обсерватории Пьера Ожэ. Приводится пересчет к параметру <lnA>, характеризующему средний состав ПКЛ. Анализ событий, зарегистрированных телескопом и установкой TAIGA-HiSCORE позволил выделить 26 гамма-событий с энергией выше 60 ТэВ от Крабовидной туманности, 5 событий в диапазоне 80-15 ТэВ. Энергетический спектр этих событий находится в хорошем согласии с данными установки HAWC. По результатам исследований опубликовано 12 статей в научных журналах, из них 3 статьи в журналах из Top-25 и 12 статей в журналах из списков SCOPUS, WoS, Сделаны 7 докладов на российских и международных конференциях | ||
| 7 | 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. | Гамма-астрономия высоких энергий и исследование космических лучей с помощью наземных установок |
| Результаты этапа: | ||
| 8 | 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. | Гамма-астрономия высоких энергий и исследование космических лучей с помощью наземных установок |
| Результаты этапа: | ||
| 9 | 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. | Гамма-астрономия высоких энергий и исследование космических лучей с помощью наземных установок |
| Результаты этапа: | ||
| 10 | 1 января 2024 г.-31 декабря 2024 г. | Гамма-астрономия высоких энергий и исследование космических лучей с помощью наземных установок |
| Результаты этапа: | ||
| 11 | 1 января 2025 г.-31 декабря 2025 г. | Гамма-астрономия высоких энергий и исследование космических лучей с помощью наземных установок |
| Результаты этапа: | ||
| 12 | 1 января 2026 г.-31 декабря 2026 г. | Гамма-астрономия высоких энергий и исследование космических лучей с помощью наземных установок |
| Результаты этапа: | ||
| 13 | 1 января 2027 г.-31 декабря 2027 г. | Гамма-астрономия высоких энергий и исследование космических лучей с помощью наземных установок |
| Результаты этапа: | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".