Colin Adams, uno studente universitario di fisica UW-Madison, apporta un adeguamento a un nuovo prototipo di fotocamera che verrà utilizzata per riprendere le tracce fugaci dei raggi gamma che si schiantano contro le molecole d'aria nell'atmosfera terrestre, creando una pioggia di particelle secondarie diagnostiche. Attestazione:Savannah Guthrie
Una telecamera ad alta velocità unica, progettato per catturare gli effetti fugaci dei raggi gamma che si schiantano nell'atmosfera terrestre, sarà presto in viaggio dall'Università del Wisconsin-Madison al Mount Hopkins dell'Arizona.
Là, la fotocamera prototipo sarà integrata in un nuovo telescopio che dimostrerà nuove tecnologie per il Cherenkov Telescope Array (CTA), uno sforzo internazionale ad ampio raggio per costruire il rivelatore di raggi gamma terrestre più avanzato e completo al mondo.
"Questo telescopio spinge la tecnologia a un regime molto diverso, " spiega Vladimir Vassiliev, professore di fisica e astronomia all'Università della California a Los Angeles e scienziato capo del telescopio in costruzione sul Monte Hopkins nel sud dell'Arizona. Il telescopio, lui nota, avrà un'ottica a specchio senza pari e la fotocamera è progettata per catturare gli impulsi fugaci della luce blu Cherenkov creati quando i raggi gamma si schiantano contro le molecole d'aria nell'atmosfera terrestre, creando una pioggia di particelle secondarie diagnostiche.
"Saremo in grado di fare un film a un miliardo di fotogrammi al secondo della pioggia di particelle che si sviluppa nell'atmosfera, "dice Justin Vandenbroucke, il professore di fisica UW-Madison co-leader dello sviluppo della fotocamera prototipo sotto gli auspici del Wisconsin IceCube Particle Astrophysics Center (WIPAC) con il supporto della National Science Foundation (NSF).
Un nuovo telescopio a raggi gamma in costruzione sul Monte Hopkins, Arizona. Il telescopio fa parte di un grande progetto noto come Cherenkov Telescope Array, che sarà composto da centinaia di telescopi simili da collocare nelle Isole Canarie e in Cile. Il telescopio sul monte Hopkins sarà dotato di un prototipo di fotocamera ad alta velocità, riuniti presso l'Università del Wisconsin-Madison, e in grado di scattare foto a un miliardo di fotogrammi al secondo. Credito:Vladimir Vassiliev
La partecipazione americana al CTA è supportata da NSF, ma il progetto generale è una grande impresa internazionale e, una volta completato, sarà composto da più di 100 telescopi situati nelle Isole Canarie e in Cile. Sarà il più grande osservatorio terrestre di rilevamento dei raggi gamma al mondo. più di 1, 400 scienziati provenienti da 32 paesi sono coinvolti nell'impresa. La fotocamera e il telescopio sono finanziati principalmente da NSF, con il contributo delle università partecipanti.
Con la sua ottica e fotocamera innovative, il nuovo telescopio sarà utilizzato in concerto con una serie esistente di quattro telescopi a specchio singolo che comprendono VERITAS (Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System), situato presso l'Osservatorio Fred Lawrence Whipple sul Monte Hopkins.
La tecnologia della fotocamera è fondamentale, dice Vandenbroucke, che ha lavorato alla progettazione e costruzione dell'800 libbre, strumento prototipo delle dimensioni di un carrello da golf dal 2009, quando era un borsista post-dottorato presso la Stanford University.
Sensori e moduli elettronici che sono il cuore di un prototipo di fotocamera integrato dai fisici UW-Madison a sostegno del Cherenkov Telescope Array. Il progetto è facilitato dal Wisconsin IceCube Particle Astrophysics Center. Attestazione:Savannah Guthrie
La telecamera è finalmente arrivata in un laboratorio seminterrato nella Chamberlin Hall di UW-Madison, dove il gruppo di Vandenbroucke è stato impegnato a integrarlo e testarlo. I componenti della fotocamera verranno spediti il 7 maggio in Arizona, dove verrà rimontata la telecamera, testato e integrato nel nuovo telescopio, che ora viene dotato dei suoi specchi.
La sfida per la macchina fotografica, secondo Vandenbroucke, è che i lampi di fotoni o particelle di luce che interessano sono incredibilmente veloci. L'impulso di Cherenkov in una doccia d'aria può durare solo sei nanosecondi, tuttavia ogni impulso consente il rilevamento di un raggio gamma un trilione di volte più energico di quanto possa essere visto con l'occhio umano. Gli impulsi si verificano in modo casuale, rendendo indispensabili telescopi e fotocamere con ampi campi visivi, dice Vassiliev.
La combinazione della tecnologia a doppio specchio e della nuova fotocamera ha lo scopo di catturare le piogge d'aria Cherenkov con una risoluzione senza precedenti. "Questa sarà la prima dimostrazione di questo tipo di ottica per questo tipo di telescopio, " dice Vassiliev. "Il risultato sarà un'eccellente immagine delle docce d'aria Cherenkov".
I raggi gamma di interesse per il team CTA abbracciano un'ampia gamma di energie. Il telescopio in costruzione dal team di Vassiliev è progettato per rilevare i raggi gamma nella gamma di energia centrale. Oggetti alimentati da buchi neri, dice Vandenbroucke, sono tra le sorgenti più probabili dei raggi gamma che verranno analizzati dal nuovo telescopio CTA.
Aprendo una nuova frontiera nella rilevazione e misurazione dei raggi gamma, dice Vandenbroucke, aiuterà a rispondere a una serie di domande fondamentali sulla natura della materia e dell'energia nell'universo. "I raggi gamma sono il fulcro dell'astronomia multi-messaggero, ", afferma lo scienziato del Wisconsin. "Sono stati essenziali per identificare il primo segnale di onde gravitazionali dalla fusione di stelle di neutroni e potrebbero svolgere un ruolo simile nella ricerca delle sorgenti di neutrini ad alta energia".
