중성미자 탐지를 위한 거대 무선 배열
Giant Radio Array for Neutrino Detection| 대체 이름 | 그랜드 |
|---|---|
| 망원경 스타일 | 중성미자 검출기 전파망원경  |
| 웹사이트 | grand |
 |
뉴트리노 검출용 거대 전파 배열(GRAND)은 초고에너지 우주 입자를 우주선17, 중성미자, 10 eV 이상의 에너지를 가진 광자로 수집하기 위해 고안된 대규모 검출기다.이 프로젝트는 그들의 기원과 우주 자체의 초기 단계에 대한 수수께끼를 푸는 것을 목표로 한다.국제 연구진이 제정한 이 제안서는 전세계 산맥에 20만 명의 수신기를 배치하는 것을 요구하고 있다.null
개요
GRAND 검출기는 중성미자, 일부에서 방출되는 이국적인 입자와 은하 중심부의 블랙홀을 탐색할 것이다.이러한 중성미자는 천문학자들이 초고에너지 우주선이라고 불리는 다른 에너지 입자의 근원을 찾는데 도움을 줄 수 있다.중성미자가 지구에 도달하면 공중이나 지상에서 입자와 충돌하는 경우가 많아 이차 입자의 소나기를 일으킨다.이러한 이차 입자는 무선 안테나가 집어서 연구자들이 초기 중성미자의 궤적을 계산하여 소스로 다시 추적할 수 있게 한다.[1][2]이 개념은 2017년에 처음 출판되었다.[3]null
이 거대한 무선 검출기 어레이는 20만 개의 저비용 안테나를 전 세계 다른 위치에 거의 20만 평방 킬로미터(77,000평방미터)에 걸쳐 1만 개의 그룹으로 구성할 것이다.[2]이렇게 되면 세계에서 가장 큰 탐지기가 될 것이다.20만 개의 안테나를 건설, 설치 및 네트워킹하는 데 드는 비용은 토지와 인력을 임대하는 [1]가격을 제외하고 약 2억 2천 6백만 달러가 들 것이다.[4]null
원리
GRAND의 전략은 초고에너지(UHE) 우주선, 감마선, 중성미자의 상호작용으로 인해 지상 대기에서 발생하는 입자 샤워에서 오는 전파 방출을 탐지하는 것이다.[5]천체물리학적 타우 중성미자(
ν
τ)는 대기 중 타우(
dec)[3] 해독에−
의해 유도된 광범위한 공기 샤워(EAS)를 통해 검출할 수 있다.대기 중 단명 타우 디케이는 수백 MHz의 주파수까지 측정 가능한 전자파 방출을 방출하는 EAS를 생성한다.[3]안테나는 낮은 주파수에서 단파 배경 소음을 피하기 위해 60~200MHz 대역에서 작동할 것으로 예측된다.[3]null
각각의 안테나는 단순한 Bow-tie 설계로 세 가지 양극화 방향을 모두 샘플링할 수 있는 추가 수직 팔과 3개의 수직 활을 가지고 있다.[5]각 안테나는 5m 높이의 단일 극에 장착되며, 격자 안의 각 안테나는 사각 격자 내에서 1km 간격으로 배치된다.20만 개의 안테나의 풀 어레이가 구축되면 GRAND는 5 x1017 eV 이상의 4 x10−10 GeV cm−2−1 sr의−1 전체 맛 감도에 도달할 것이다.또한 GRAND는 하위 각도 분해능 때문에 UHE 중성미자의 점 선원을 검색하여 안정적이고 일시적인 UHE 중성미자를 잠재적으로 시작할 수 있으며, 많은 수의 전파 과도현상, 빠른 전파 폭발, 거대 전파 펄스의 발견과 추적, 재이온화 시대의 정확한 연구를 가능하게 할 것이다.[5]null
연구원들은 GRAND가 중성미자 검출뿐만 아니라 중심 선원을 가진 은하단, 빠르게 회전하는 신생아 맥파, 활성 은하핵, 감마선 폭발의 잔광 등 선원 유형의 분화를 허용할 수 있을 것으로 추정한다.[3]null
상태
기술 개발과 배경 거부 전략에 대한 시뮬레이션과 실험 작업이 진행 중이다.1단계를 GRANDProto35라고 하는데, 이 중에는 중국 톈산 산맥에 배치된 안테나 35개와 섬광기 24개가 포함되어 있다.[3]3개 이상의 섬광기의 신호에서 펄스가 동시에 관찰되면 신호가 기록된다.2018년 10월 현재 GRANDProto35는 커미셔닝 단계에 있다.[5]지금까지 이 시스템은 최대 20kHz의 트리거 속도에 대해 100% 검출 효율을 달성했다.null
다음 단계는 2020년으로 계획되어 있으며, 300제곱킬로미터(120제곱미터)의 면적 내에서 GRANDProto300이라는 전용 설정이다.[3]기준선 레이아웃은 이후 단계와 마찬가지로 안테나 간 간격이 1km(0.62mi)인 사각 격자다.GRANDProto300은 우주성 중성미자를 검출하기에 충분히 크지 않을 것이기 때문에, 생존가능성은 매우 기울어진 우주선에 의해 시작된 광범위한 공기 샤워를 사용하여 시험될 것이며, 따라서 우주선 과학을 할 수 있는 기회를 제공할 것이다.[5]이 장소는 중국 신장, 내몽골, 윈난, 간쑤 성에서 개최될 것이다.[5]만약 자금이 지원된다면, 후기 단계에서는 2025년에 GRAND10k를, 마지막으로 2030년대에 GRAND200k (수신기 20만 대)를 건설하게 될 것이다.[5]null
참고 항목
참조
- ^ a b Ryan F. Mandelbaum (31 October 2018). "Astronomers Propose Huge New Telescope System to Understand the Most Energetic Particles Ever Detected". Gizmodo.
- ^ a b Avery Thompson (31 October 2018). "Scientists Want to Build a Telescope the Size of Nebraska". Popular Mechanics.
- ^ a b c d e f g Fang, Ke; Álvarez-Muñiz, Jaime; Rafael Alves Batista; et al. (2017). "The Giant Radio Array for Neutrino Detection (GRAND): Present and Perspectives". Proceedings of 35th International Cosmic Ray Conference — PoS(ICRC2017). p. 996. arXiv:1708.05128. doi:10.22323/1.301.0996.
- ^ GRAND - 홈 사이트: FAQ.
- ^ a b c d e f g Fang, Ke; Álvarez-Muñiz, Jaime; Rafael Alves Batista; et al. (GRAND Collaboration) (2020). "The Giant Radio Array for Neutrino Detection (GRAND): Science and Design". Science China Physics, Mechanics & Astronomy. 63. arXiv:1810.09994. doi:10.1007/s11433-018-9385-7.
