Eksperyment Tunki
Eksperyment Tunka , nazwany teraz TAIGA ( Zaawansowany Instrument Tunki do fizyki promieni kosmicznych i astronomii gamma ), mierzy pęki powietrza , które są inicjowane przez naładowane promienie kosmiczne lub wysokoenergetyczne promienie gamma . TAJGA położona jest na Syberii w dolinie Tunki w pobliżu jeziora Bajkał . Tymczasem TAIGA składa się z pięciu różnych systemów detektorów: Tunka-133, Tunka-Rex i Tunka-Grande dla naładowanych promieni kosmicznych; Tunka-HiSCORE i Tunka-IACT dla astronomii gamma. Na podstawie pomiarów każdego detektora możliwe jest zrekonstruowanie kierunku nadejścia, energii i rodzaju promieni kosmicznych, gdzie dokładność jest zwiększona przez połączenie różnych systemów detektorów.
Celem pomiarów promieniowania kosmicznego jest rozwiązanie problemu pochodzenia promieni kosmicznych w zakresie energii do około 1 EeV. Tak więc eksperyment Tunka bada ten sam zakres energii, co eksperyment promieniowania kosmicznego KASCADE-Grande w Instytucie Technologii w Karlsruhe (KIT) i jako detektor powierzchni IceTop w IceCube eksperyment na biegunie południowym. Jednak pierwszy detektor TAIGA, Tunka-133, wykorzystuje inną i niezależną technikę pomiarową, której można użyć do sprawdzenia wyników innych eksperymentów. W przypadku astronomii promieniowania gamma celem jest identyfikacja źródeł o wyższej energii niż jest to możliwe za pomocą obecnych obserwatoriów promieniowania gamma.
Historia
Eksperyment Tunki rozpoczął się już w latach 90. XX wieku z mniejszym zestawem 25 detektorów fotopowielaczy. We wrześniu 2009 r. zainaugurowano obecną sieć 133 detektorów (Tunka-133). W październiku 2011 r. wielkość tablicy powiększono czterokrotnie poprzez zainstalowanie kolejnych, zewnętrznych fotopowielaczy stacji detekcyjnych. Ma to na celu rzadkie promieniowanie kosmiczne o ultrawysokich energiach powyżej 0,1 EeV, gdzie duży obszar wykrywania jest ważny do pomiaru wystarczającej ilości promieni kosmicznych. Począwszy od 2012 roku zainstalowano inne systemy detektorów, najpierw Tunka-Rex i Tunka-HiSCORE w ramach wspólnej grupy badawczej Helmholtz-Rosja (HRJRG) działającej od 2012 do 2015 roku. W 2014 roku zbudowano Tunka-Grande, a od 2015 roku pierwszy teleskop Tunka-IACT jest w budowie. W ten sposób zakres eksperymentu Tunka został poszerzony. Teraz obejmuje astronomię gamma oprócz promieni kosmicznych, co znajduje odzwierciedlenie w nowej nazwie TAIGA (Tunka Advanced Instrument for Cosmic Ray Physis and Gamma Astronomy).
Tunka-133
Tunka-133 to pierwszy detektor TAJGI. Składa się głównie z tablicy 133 fotopowielaczy o powierzchni 1 km² , które wykrywają światło Czerenkowa pęków powietrza podczas ciemnych i jasnych nocy. Pomiary Tunka-133 są również wykorzystywane do kalibracji krzyżowej i porównywania nowszych detektorów.
Tunka-Rex
Począwszy od 18 anten w 2012 roku Tunka-Rex była sukcesywnie powiększana i obecnie składa się z 63 stacji antenowych rozmieszczonych na całym obszarze Tunka-133. W porównaniu z Tunka-133 wykazano, że pomiary radiowe mają taką samą dokładność dla energii promieniowania kosmicznego jak pomiary światła Czerenkowa. Podczas gdy te pomiary światła Czerenkowa są możliwe tylko podczas ciemnych i bezchmurnych nocy, pomiary radiowe są wykonywane o każdej porze dnia, co teraz znacznie poprawia cykl pracy eksperymentu.
Tunka-Grande
Tunka-Grande składa się z 19 stacji scyntylacyjnych o powierzchni 10 m² każda z zamkniętej macierzy KASCADE-Grande. Stacje te mierzą cząstki pęków na ziemi, w szczególności elektrony i miony . Wszystkie stacje są zainstalowane w obszarze Tunka-133. Działają jednocześnie z antenami radiowymi Tunka-Rex, ponieważ oczekuje się, że połączenie obu technik pomiarowych zwiększy dokładność składu promieniowania kosmicznego.
Tunka-HiSCORE
Tunka-HiSCORE wykorzystuje tę samą zasadę wykrywania co Tunka-133, ale zawiera bardziej czułe i dokładne detektory. Szczególnie doskonała precyzja pomiaru czasu zwiększa rozdzielczość kątową wykrywanych pęków powietrza. Ma to kluczowe znaczenie dla naukowego celu HiSCORE, jakim jest identyfikacja źródeł wysokoenergetycznych promieni gamma. Pierwsze prototypowe stacje HiSCORE zostały zainstalowane w 2012 roku, a od 2014 macierze składają się z 29 stacji o powierzchni 0,3 km². Kolejne rozszerzenie planowane jest na 2017 rok.
Tunka-IACT
Tunka-IACT będzie się składać z kilku Teleskopów Imaging Air Cherenkov , działających na tej samej zasadzie co MAGIC , HESS , VERITAS i CTA . Połączenie z HiSCORE umożliwia uzyskanie wyższej maksymalnej energii dla obserwowanych promieni gamma niż w przypadku konwencjonalnych lotniczych teleskopów Czerenkowa do obrazowania. Od 2016 roku budowa pierwszego teleskopu jest prawie zakończona.