一台独特的高速相机,旨在捕捉伽马射线撞击地球大气层的短暂效果,很快将从威斯康星大学麦迪逊分校前往亚利桑那州的霍普金斯山。
在那里,原型相机将被集成到一个新的望远镜中,该望远镜将展示新的技术切伦科夫望远镜阵列(CTA)是一项广泛的国际努力,旨在建造世界上最先进、最全面的地面伽玛射线探测器。
加州大学洛杉矶分校的物理学和天文学教授弗拉基米尔·瓦西里耶夫(Vladimir Vassiliev)解释说:“这台望远镜将技术推向了一个非常不同的境界。”瓦西里耶夫是亚利桑那州南部霍普金斯山正在建造的望远镜的首席科学家。他指出,该望远镜将拥有无与伦比的镜面光学系统相机它的设计目的是捕捉伽马射线撞击地球大气中的空气分子时产生的蓝色切伦科夫光的短暂脉冲,产生一簇具有诊断意义的次级粒子。
亚利桑那州霍普金斯山正在建造一个新型伽马射线望远镜。该望远镜是一个名为切伦科夫望远镜阵列的大型项目的一部分,该项目将由数百个类似的望远镜组成,位于加那利群岛和智利。位于霍普金斯山的望远镜将配备一台在威斯康星大学麦迪逊分校组装的高速相机原型机,能够以每秒十亿帧的速度拍摄照片。信贷:弗拉基米尔Vassiliev
威斯康星大学麦迪逊分校的物理学教授Justin Vandenbroucke说:“我们将能够以每秒10亿帧的速度拍摄大气中粒子簇发展的电影。”Justin Vandenbroucke在威斯康星冰立方粒子天体物理中心(WIPAC)的赞助下,在国家科学基金会(NSF)的支持下,共同领导了原型相机的开发。
美国参与CTA得到了国家科学基金会的支持,但总体项目是一项巨大的国际事业,完成后将包括位于加那利群岛和智利的100多架望远镜。它将成为世界上最大的地面伽玛射线探测天文台。来自32个国家的1400多名科学家参与了这项工作。照相机和望远镜的资金主要由美国国家科学基金会提供,参与的大学也提供了捐助。
凭借其创新的光学和相机新望远镜将与现有的四台单镜望远镜阵列协同运行,其中包括VERITAS(非常高能辐射成像望远镜阵列系统),该望远镜位于霍普金斯山的弗雷德·劳伦斯·惠普尔天文台。
范登布鲁克说,相机技术至关重要。2009年,他在斯坦福大学做博士后时,就开始着手设计和建造这个重达800磅、高尔夫球车大小的原型仪器。
摄像机终于在威斯康星大学麦迪逊分校的钱伯林大厅的一个地下室实验室里组装好了,在那里,Vandenbroucke的团队一直忙于集成和测试它。相机组件将于5月7日运往亚利桑那州,在那里相机将被重新组装、测试并集成到新望远镜中,该望远镜目前正在安装镜子。
传感器和电子模块是一个原型相机的核心,由威斯康星大学麦迪逊分校的物理学家集成,以支持切伦科夫望远镜阵列。该项目由威斯康星冰立方粒子天体物理中心推动。信贷:萨凡纳格思里
Vandenbroucke说,相机面临的挑战是,我们感兴趣的光子或光粒子的闪光速度快得难以置信。风淋室中的切伦科夫脉冲可能只持续6纳秒,但每一个脉冲都能探测到比人眼所能看到的能量高万亿倍的伽马射线。瓦西里耶夫说,脉冲是随机发生的,这使得宽视场的望远镜和照相机必不可少。
双镜技术和新型相机的结合旨在以前所未有的分辨率捕捉切伦科夫风淋室。瓦西里耶夫说:“这将是第一次为这种望远镜演示这种光学。”“结果将是切伦科夫风淋室的极好成像。”
CTA团队感兴趣的伽马射线跨越了广泛的能量范围。瓦西里耶夫团队正在建造的望远镜旨在探测中心能量范围内的伽马射线。Vandenbroucke说,由黑洞提供能量的物体是最有可能被新的CTA望远镜解析的伽马射线的来源之一。
Vandenbroucke说,在伽马射线的探测和测量中开辟一个新的前沿,将有助于回答许多关于宇宙中物质和能量本质的最基本的问题。“伽马射线是多信使天文学的关键,”威斯康星州的科学家说。“它们对识别中子星合并产生的第一个引力波信号至关重要,并且可能在寻找高能中微子来源方面发挥类似的作用。”
了下:快速原型

