INTRODUZIONE · 2008. 2. 14. · 1 Pierre Auger Observatory INTRODUZIONE (gli UHECR) IL PROGETTO...

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Pierre Auger Observatory

INTRODUZIONE (gli UHECR)

IL PROGETTO AUGER (un rivelatore ibrido)

IL RIVELATORE DI FLUORESCENZA

(test sull’elettronica di front-end)

IL PROTOTIPO: PRIMI DATI (e prima analisi)

CONCLUSIONI

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Raggi cosmici:il flusso

UHECREP=1019eV →

1/km2-annoEP=1020eV →

1/km2-secolo

STATISTICA COMPLESSIVA:

40 ANNI→12 eventi a 1020 eV

FUTURO (AUGER) →→ 45 eventi/anno per sito

γ−= EdE

)E(dN

Approssimato da una legge di potenza:

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50 Mpc

Greisen-Zatsepin-Kuz’min

(GZK) cut-off

Fotoproduzione

p + γ → πo+ p

→ π++ n

UHECR:spettro e propagazione

3.2×10 20eV

SORGENTI VICINE?

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AUMENTARE LA STATISTICA

AMPIA APERTURA → Due Osservatori 3000 km2 ciascuno

COPERTURA CELESTE TOTALE (Emisfero Sud ed Emisfero Nord)

Completamento previsto nel 2004(20 anni di operazione)

• Spettro di Energia• Composizione • Direzione

Il Progetto Pierre Auger:

Studio dei raggi cosmici di energia ultra-elevata (E >1019eV)

Collaborazione internazionale 250 ricercatori di 53 Istituti in 13 Paesi

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Il rivelatore ibrido:• alta risoluzione• misure indipendenti • calibrazione incrociata

FLUORESCENZA:sviluppo del profilo longitudinale5 rivelatori con 6telescopi ciascuno FOV di 30o x 30o

SUPERFICIE:tempo di arrivo del fronte dello sciame1600 rivelatori Cherenkov ad acqua d =1.5 km

Misure indirette: sciami atmosferici

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Il prototipo:lo stato attuale

FLUORESCENZA:I prototipo operativo

440 fototubi FOV = 30°× 30°

II prototipo installato

SUPERFICIE:Engineering Array40 rivelatori Cherenkov ad acqua installati

Area = 10 m2

Profondità = 1.2 m

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Il prototipo del rivelatore di fluorescenza

OTTICA:apertura 2.2 mfocale 1.74 mfiltro UV (Mug-6 355nm)

CAMERA:dimensioni 90×80 cm440 fototubi (matrice 22×20)collettori di luce (mercedes)

SPECCHI:lato 3.80 mriflettanza 90%

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Il prototipo:lo stato attuale

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Il prototipo del rivelatore di fluorescenza:

elettronica di front-end

IPD2

SPECCHIO DI CORRENTE OTTICAMENTE ACCOPPIATO

HEAD ELECTRONICS:

• Polarizzazione PMT

• driver differenziale del segnale

• input sistema di Test-Pulse

• sistema di monitoraggio della corrente anodica

(Current Monitor) luminosità di fondocielo puntamento assoluto dei pixel condizioni atmosferiche

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elettronica di front-end

TEST DI ACCETTAZIONE (1000 unità):• identificazione

• test sulla funzionalità

• test alta tensione

• calibrazione e azzeramento del circuito

• database e analisi statistica

RISULTATI:dispersione dei parametri entro il 3%

problemi individuati e risolti

TEST DI BURN-IN:• sottoporre le unità a stress accelerando l’invecchiamento

• monitorare la mortalità infantile

RISULTATI:verificata l’affidabilità del sistema (mortalità nulla)

registrate variazioni contenute dei parametri operativi

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Head electronics:le prestazioni

V out pedestal drift (V)

(HV-on)

1.60

1.65

1.70

1.75

1.80

1.85

1.90

1.95

2.00

25°C 40°C 60°C 25°C

HE 35/00 01/01

I(-6) mA

I(+6)mA

Vout V

anode sens.

mV/µA

cathode sens. mV/pe/100ns

G10E4

Eq Rgrid KΩ

R18

KΩ

media 11.4 34.1 1.91 60.67 0.97 26.03 268

stdev 0.45 1.12 0.03 1.67 0.03 0.81

σ% 3.89 3.29 1.44 2.75 2.75 3.13

max 12.4 38.9 1.98 64.95 1.04 27.93 680

min 9.75 31.1 1.78 57.93 0.93 24.11 140

BURN-IN

TEST ACCETTAZIONE

drift totale: 141mV ~ 5%

in direzione corretta

bassa dispersione dei parametri operativi

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Il prototipo:primi dati

MISURE DI CALIBRAZIONE (ELETTRONICA ED OTTICA)

laser-dome

patterns e test pulse

PRESA DATI (CURRENT MONITOR)

fondocielo

aberrazione

star-tracking

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12

13

NE

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misure di fondocielo

SKY MAP:confronto time stampmagnitudine visualeclasse spettrale e indice di colore u -v

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STAR TRACKING CON IL CURRENT MONITOR:durata misure 1h 04minintervallo misure 20 s

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10 min 17Vul13VulµA

µAStella: Alpha Lyræ vmag: 0class: A0colour index (u-v): 0

Stelle: 13Vul, 17Vulvmag: 4.58, 5.06classe: B9, B3colour index (u-v): -0.14, -0.67

0.1 µA → 1.5 pe/100ns

3.7 µA → 56 pe/100ns

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MISURA SPOT VEGA:

δ°

⋅∆Ω≅cos

/st

240

Base 32 time slices → 2.07°± 0.06Top 15 time slices → 0.97°± 0.06

declinazione Vega δ =39°

2°

1°

MISURA CORRENTE DI FONDOCIELO:

count/nA.mVAmV

410612

164316

=µ

⋅

SKY-DARK=1803 counts → 739 nA ~ 9 pe/100ns

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misure di calibrazione

durata impulso 7 µs (1µs/div)

diametro 2.5 mprofondità 1.25 mled UV 375±12 nmimpulsi 0.5÷7µs

DOME

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misure di calibrazione

energia 81µJ ÷ 6.3mJdistanza 2.6 km 22.4 km 26.8 kmdiversi angoli zenitale e azimutale

LASER

durata traccia 17µs (1µs/div)durata impulso in ogni pixel ~1.1µs

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Traccia laser:ricostruzione

Parametri Ricostruzione Reale

SDP Theta (gradi) 130.44 ± 0.14 130.51

SDP Phi (gradi) 86.04 ± 0.06 85.96

Dist core (km) 22.4 ± 1.1 22.14

Phi core -3.96 ± 0.06 -4.04

χo (gradi) 40.0 ± 5.2 40.8

Rp (km) 14.4 ± 0.7 14.5

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Il primo eventodi ~1018eV

Ep (eV) R (km) T (µs) S/N

1019 25 1.125 7.2

20 0.900 19.4

10 0.500 168

1020 25 1.125 72

20 0.900 194

10 0.500 1680

STIMA ENERGIA

EP ~ 3×1018eV

CORE=12.8 kmθ =45.5°S/N=37

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CONCLUSIONI

Elettronica di front-end:

⇒ si è dimostrata precisa, uniforme ed affidabile

Prototipo (funzionalità e sensibilità):

⇒ registrati eventi laser e i primi sciami

Analisi dei primi dati:

⇒ star tracking e ricostruzione degli eventi

FUTURO → Engineering array e secondo prototipo:

calibrazione incrociata

primi eventi ibridi

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