IACT ( атмосферный [или воздушный ] черенковский телескоп [1] [или метод ] [2] [3] ) — это устройство или метод обнаружения гамма- фотонов сверхвысокой энергии в диапазоне энергий фотонов от 50 ГэВ до 50 ТэВ .
По состоянию на 2017 год существует четыре действующих системы IACT: High Energy Stereoscopic System (HESS), Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov Telescopes (MAGIC), First G-APD Cherenkov Telescope (FACT) и Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System (VERITAS). Major Atmospheric Cerenkov Experiment Telescope (MACE) строится в Ханле, Ладакх, Индия, и должен стать самым высоким и вторым по величине IACT. Cherenkov Telescope Array (CTA) — это многонациональный проект по созданию IACT следующего поколения, и, как планируется, сбор данных начнется в 2022 году. [4]
Из-за быстро падающего потока гамма-фотонов от космических источников в этом энергетическом режиме космические детекторы становятся неэффективными из-за их малых площадей сбора, которые часто ограничиваются несколькими десятками или сотнями квадратных сантиметров. В случае IACT в качестве среды обнаружения используется атмосфера Земли, что подразумевает площадь сбора во многие сотни квадратных метров. Это позволяет приборам IACT обнаруживать гамма-фотоны в энергетическом режиме, недоступном для космических приборов.
IACT работает, визуализируя очень короткую вспышку черенковского излучения , генерируемую каскадом релятивистских заряженных частиц, образующихся при попадании гамма-излучения очень высокой энергии в атмосферу. Этот ливень заряженных частиц, известный как широкий атмосферный ливень (EAS), инициируется на высоте 10–20 км. Входящий гамма-фотон подвергается образованию пар вблизи ядра атмосферной молекулы . Образующиеся пары электрон - позитрон имеют чрезвычайно высокую энергию и немедленно подвергаются тормозному излучению или «тормозному излучению». Это произведенное излучение само по себе чрезвычайно энергично, и многие из фотонов подвергаются дальнейшему образованию пар. Возникает каскад заряженных частиц, который из-за своей чрезвычайной энергии производит вспышку черенковского излучения, длящуюся от 5 до 20 нс . Общая площадь на земле, освещенная этой вспышкой, соответствует многим сотням квадратных метров, поэтому эффективная площадь телескопов IACT так велика.
Инструмент, используемый для обнаружения черенковского излучения, обычно включает в себя большое сегментированное зеркало, которое отражает черенковский свет на массив фотоумножительных трубок. Трубки соединены с быстрой электроникой, которая усиливает, оцифровывает и записывает рисунок или изображение ливня. Наиболее эффективным режимом работы является использование массива таких телескопов, которые обычно могут быть расположены на расстоянии 70–120 метров друг от друга. Основным преимуществом этого режима работы является то, что энергетический порог (пиковая чувствительность) телескопа может быть снижен, поскольку локальные мюоны , производимые ливнями, вызванными космическими лучами, могут быть устранены. Это связано с тем, что узкий конус черенковского света , создаваемый локальными мюонами, будет зарегистрирован только одним телескопом. Реконструкция ливня и подавление фона, предлагаемые массивом телескопов, обеспечивают увеличение чувствительности на порядок и улучшенное угловое и энергетическое разрешение по сравнению с одним телескопом. Это преимущество было с большим успехом использовано массивом телескопов HESS, который обнаружил несколько новых источников очень высокоэнергетических гамма-фотонов в последние годы.
IACT был инициирован коллаборацией Whipple и привел к открытию излучения ТэВ из Крабовидной туманности в 1989 году. 10-метровый телескоп Whipple также обнаружил первый внегалактический источник излучения ТэВ, обнаружив очень высокоэнергетическое гамма-излучение из активной галактики Markarian 421. Телескопическая решетка HEGRA была первой системой, в которой использовалось несколько телескопов, метод, известный как стереоскопия . Система MAGIC в обсерватории Роке-де-лос-Мучачос на острове Ла-Пальма началась с одного 17-метрового телескопа в 2004 году, к которому в 2009 году был добавлен второй 17-метровый телескоп. Первый черенковский телескоп G-APD (FACT) в обсерватории Роке-де-лос-Мучачос был введен в эксплуатацию в 2011 году. [5] Сотрудничество HESS добавило к своей системе в Намибии новый 28-метровый телескоп IACT, в настоящее время являющийся крупнейшим телескопом IACT, который был введен в эксплуатацию в июле 2012 года. [ требуется ссылка ]
