Kozmické žiarenie ultra vysokých energií
JEM-EUSO detektor
Prekurzor experimenty EUSO balón | EUSO-SPB | Mini-EUSO | TA EUSO



Schématicky náčrt princípu fungovania JEM-EUSO experimentu (kliknutím zväčšíte).



Prestencová šošovka detektora.



Fotonásobiče :: 85% povrchu fotonásobičov
tvorí aktívna plocha, s rozlíšením 8 x 8 pixelov
s celkovou plochou 26.2 mm štvorcových.

JEM-EUSO detektor

JEM-EUSO detektor je 2.5 metrový teleskop (optická apertúra 4.5 m^2) s vysokorýchlostnou ultrafialovou (UV v rozsahu vlnových dĺžok 300-400 nm) kamerou. Pozostáva z 5 tisíc fotonásobičov s celkovo 300 tisíc pixelmi, každý s rozmerom menej ako 3x3 mm. Jeden pixel detektora pokrýva na povrchu Zeme oblasť so stranou dlhou 560 metrov.

Princíp fungovania

Častice UHECR s energiami nad GZK limitom dopadajú na povrch atmosféry Zeme a produkujú v nej spŕšky sekundárneho kozmického žiarenia, ktoré excitujú molekuly atmosférického dusíka následne emitujúce UV žiarenie s charakteristickými emisnými čiarami v rozmedzí vlnových dĺžok od 300 do 400 nm. Napríklad častica (protón) s energiou 10^20 eV vytvorí v atmosfére spŕšku sekundárneho stále relativistického kozmického žiarenia, ktorá izotrópne pozdĺž svojej trajektórie v atmosfére emituje 10^15 fotónov. Pri pohľade z výšky 400 km je priestorový uhol teleskopu 3 × 10^-11 sr čo znamená, že na povrch detektora dopadne približne 1000–10000 fotónov. Stopu tvorený týmito fotónmi pohybujúcu sa atmosférou rýchlosťou blízkou rýchlosti svetla registruje JEM-EUSO detektor z nízkej orbity Zeme (~400 km) na veľkej ploche s vysokým časovým rozlíšením. Pri 60 stupňovej apertúre detektora v takzvanom nadir móde sníma na povrchu Zeme oblasť s rozlohou 140 tisíc kilometrov štvorcových. Oblasť snímkuje 400 tisíc krát za sekundu pohybujúc sa rýchlosťou 7 km/s.

Celková apertúra JEM-EUSO detektora o rád presiahne apertúru experimentu Pierre Auger Observatory, ktorý je najväčším pozemným experimetom na meranie UHECR. Pozemné detektory UHECR už dosiahli z hľadiska zväčšovania apertúry hranice svojich možností. Logickým krokom na získanie dostatočnej štatistiky UHECR eventov, ktorá priamo zavisí na apertúre detektora je pozorovanie z kozmu. Koncept sledovania UHECR z orbity Zeme využívajúci zemskú atmosféru ako jeden obrovský detektor je doteraz nezrealizovaným spôsobom skúmania UHECR častíc. JEM-EUSO experiment je prvým experimentom tohto typu s kapacitou dostačnou na vyriešenie otázky pôvodu a charakteristík UHECR

Fresnelove šošovky :: Realizácia širokého zorného poľa pri nízkej hmotnosti

JEM-EUSO teleskop používa Fresnelove šošovky. Fresnelova šošovka je poloplochá šošovka, ktorá má kruhové drážky, ktoré eliminujú veľkú hmotnosť štandardných konvektívnych a  konkávnych šošoviek. Tenkosť a ľahkosť Fresnelovej šošovky je nevyhnutnou podmienkou jej vuyžitia vo vesmíre, pričom ponúka rovnaké optické funkcie ako hrubé a ťažké šošovky. JEM-EUSO používa dve zakrivené obojstranné Fresnelove šošovky z UV priepustného plastu a jednu mikromriežkovú Fresnelovu šošovku. Tento dizajn umožňuje najvyššiu účinnosť širokého zorného poľa. Veľkosť trojitej šošovky je 2.5 m v priemere, zložený zo stredovej 1.5 m časti a kruhového povrchu prstencových šošoviek.

Detektory ohniskovej plochy :: 5,000 fotonásobičov

Ohnisková plocha je zakrivená s priemerom 2.26 m. 5000 1-palcových štvorcových multianódových fotonásobičov (PMTs) detektuje svetlo z rôznych miest v zemskej atmosfére.

Predchádzajúce fotonásobiče (PMTs) mali obmedzenú fotosenzitívnu plochu približne 45%. JEM-EUSO a Hamamatsu Photonics spoločne vyvinuli fotonásobiče (PMTs), ktoré majú účinnú plochu 85%




Umiestnenie fotomultiplikátorov na ohniskovej ploche detektora.

© 2013-2017 JEM-EUSO Experiment
Designed by PB