LOPES (teleskop)
Projekt LOPES ( LOFAR PrototypE Station) był układem detektorów promieniowania kosmicznego , zlokalizowanym w Karlsruhe w Niemczech, działającym równolegle z istniejącym, dobrze skalibrowanym eksperymentem pęków powietrznych o nazwie KASCADE . W 2013 roku, po około 10 latach pomiarów, LOPES został ostatecznie wyłączony i zdemontowany.
Istnieją różne sposoby obserwowania promieni kosmicznych , a dokładniej pęków powietrza , które wytwarzają promienie kosmiczne, gdy wchodzą do naszej atmosfery . Tradycyjnie mierzy się bezpośrednio produkty pod prysznic, które docierają aż do powierzchni. Można je wykryć za pomocą na przykład liczników cząstek. W przypadku KASCADE miony w pęku wytwarzają krótki błysk światła Czerenkowa , kiedy przechodzą przez blok materiału scyntylacyjnego. Błyski te można rejestrować za pomocą fotopowielaczy .
Projekt LOPES ma na celu wykazanie wykonalności innej techniki, w której obserwuje się nie same produkty prysznica, ale wtórne promieniowanie radiowe generowane przez prysznic. Naładowane cząstki w pęku, głównie elektrony i pozytony , są lekko odchylane w ziemskim polu magnetycznym . Gdy cząstki te zmieniają kierunek, emitują promieniowanie synchrotronowe . Promieniowanie to jest widoczne jako jasny błysk na niebie przez kilka nanosekund przy częstotliwościach dochodzących do kilkuset MHz. Istnieje nadzieja, że projekt LOPES utoruje drogę dalszym eksperymentom z promieniami kosmicznymi za pomocą cyfrowych radioteleskopów, takich jak LOFAR .
W pierwszej fazie do 2003 roku LOPES składał się z dziesięciu anten dipolowych . Latem 2005 roku liczba ta została zwiększona do 30 anten. Anteny te są odczytywane cyfrowo i podłączone do centralnego komputera. Tutaj dane z anten są skorelowane przez oprogramowanie, tak że anteny razem zasadniczo tworzą układ fazowy . Oprogramowanie może wskazać macierz, tworząc wirtualną wiązkę, a także jest w stanie adaptacyjnie tłumić zakłócenia z innych źródeł, takich jak stacje radiowe i telewizyjne.
Macierz testowa została najpierw ustawiona w MPIfR w Bonn w celu sprawdzenia sprzętu i opracowania oprogramowania. Następnie został zainstalowany w eksperymencie KASCADE w Karlsruhe. Jest to działający i dobrze skalibrowany eksperyment pęku powietrza, który zapewnia LOPES odpowiedni wyzwalacz i zrekonstruowane parametry pęku. Te parametry będą działać jako punkt wyjścia dla LOPES i zostały użyte do kalibracji jego wyników.
W drugiej fazie, począwszy od 2006 r., 15 anten zostało obróconych o 90°, aby zmierzyć polaryzację sygnału radiowego emitowanego przez pęki powietrzne. Wysiłki te zostały zintensyfikowane w trzeciej i ostatniej fazie LOPES rozpoczynającej się w 2010 roku, kiedy zainstalowano 10 nowych stacji antenowych, które umożliwiają pomiar pełnej polaryzacji na każdej stacji. Po doprowadzeniu do wielu wyników naukowych opublikowanych w różnych czasopismach, LOPES został ostatecznie wyłączony w 2013 roku.
LOPES jest efektem współpracy ASTRON (Holenderska Fundacja Badań Astronomicznych, Dwingeloo , Holandia), Max-Planck-Institut für Radioastronomie (Bonn, Niemcy), Radboud University (Nijmegen, Holandia), Instytutu Przetwarzania Danych i Elektroniki (IPE) i Institut für Kernphysik (IKP), zarówno w Karlsruhe Institute of Technology (Karlsruhe, Niemcy), jak i we współpracy KASCADE-Grande. Współpraca KASCADE-Grande składa się z grup z Niemiec, Polski, Rumunii i Włoch.
- Falcke i in. 2005, Nature, wydanie z 19 maja, „Wykrywanie i lokalizacja atmosferycznych rozbłysków radiowych z pęków kosmicznych”; preprint astro-ph/0505383
- H. Falcke, P. Gorham, RJ Protheroe, New Astron.Rev. 48 (2004) 1487–1510, „Perspektywy wykrywania radiowego promieni kosmicznych o ultrawysokiej energii i neutrin”; przedruk: astro-ph/0409229