Utjecaj atmosfere na performanse opservatorija Cherenkov Telescope Array


Istraživanje kozmičkog zračenja visokih energija predstavlja područje u kojem se isprepliču i neraskidivo su povezane fundamentalna astročestična fizika i znanost o okolišu. Zemaljska atmosfera iznad samog instrumenta čini sastavni dio eksperimentalnog postava za opažanje kozmičkog zračenja odnosno gama-zraka, te je dobro poznavanje njenog sastava i kvalitetno modeliranje utjecaja na uzdužni razvoj atmosferskih pljuskova sekundarnih čestica od iznimne važnosti za kakvoću mjerenja i interpretaciju rezultata.

Cherenkov Telescope Array (CTA), opservatorij nove generacije za opažanje gama-zračenja, u potpunosti mijenja naše dosadašnje spoznaje o izvorima tih visokoenergijskih čestica. CTA omogućuje 10 puta bolju osjetljivost u usporedbi s instrumentima koji su trenutno operativni, u proširenom području energija od 20 GeV do 300 TeV. Međutim, CTA kao i drugi opservatoriji za gama-zračenje koji se nalaze na površini Zemlje ima ograničeno polje pregleda neba, obično reda 4-10 stupnjeva u promjeru. Ta činjenica između ostalog iziskuje sofisticiranu strategiju opažanja kako bi se optimiziralo opažačko vrijeme i znanstveni rezultati eksperimenta, pri čemu jednu od ključnih uloga ima upravo utjecaj zemaljske atmosfere na performanse samog instrumenta opažanja. Naime, poznavanje stanja atmosfere za vrijeme opažanja je ključno za njegovu ispravnu fizikalnu interpretaciju, te ujedno omogućuje provođenje samih opažanja u uvjetima koji mogu biti daleko od idealnih.

Koristeći postojeće iskustvo istraživačkog tima u kolaboracijama Pierre Auger i MAGIC (Major Atmospheric Gamma-ray Imaging Cherenkov), kako u određivanju stanja atmosfere pomoću instrumenta LIDAR (Light Imaging, Detection And Ranging) i simulacijama razvoja atmosferskih pljuskova, tako i u opažanjima Čerenkovljevim teleskopima i analizi podataka dobivenim tim opažanjima te vođenjem tima za raspodjelu opažačkog vremena, ovo istraživanje producirat će opažačku shemu opservatorija CTA za promatranje emisija gama-zračenja iz astrofizikalnih objekata, uzimajući u obzir svojstva izvora i ograničenja koja se nameću atmosferskim uvjetima na lokaciji opservatorija. Sama opažačka shema temeljit će se na opsežnoj bazi Monte Carlo simulacija procesa mjerenja koristeći podatke o stanju atmosfere koji su prikupljeni tijekom posljednjih godina na lokaciji sjevernog dijela opservatorija CTA, na kanarskom otoku La Palmi u Španjolskoj, a njena optimizacija omogućit će povećanje osjetljivosti instrumenta čime će CTA biti u mogućnosti detektirati udaljenije astrofizikalne izvore u području gama-zračenja.

Stoga ovo istraživanje omogućuje Odjelu za fiziku Sveučilišta u Rijeci, koje je kroz Laboratorij za astročestičnu fiziku ujedno suvlasnik postojeće (teleskopi MAGIC) i buduće (LST - Large Size Telescope) opreme na La Palmi, da se dodatno etablira kao važan dio konzorcija CTA. Štoviše, kako se za produkciju navedene baze simulacija predviđa isključivo korištenje superračunalnih resursa Sveučilišta u Rijeci, ugled matične institucije u međunarodnoj zajednici kao znanstvene ustanove dobiva dodatno na snazi i prepoznatljivosti. S druge strane, novostečeno iskustvo u radu na najmodernijim instrumentima za praćenje stanja atmosfere, uz otvaranje vrata novim suradnjama kako među sastavnicima Sveučilišta u Rijeci tako i na državnoj te međunarodnoj razini, omogućuje buduće kvalitetne prijave na kompetitivne projekte i eventualne nabavke te iste opreme za korištenje na samom Sveučilištu.


Istraživački tim
Saša Mićanović sasa.micanovic@phy.uniri.hr
Dijana Dominis Prester dijana@phy.uniri.hr

doc. dr. sc. Saša Mićanović dipl. inž. fizike

Odjel za fiziku
Odjel za fiziku

e-pošta: sasa.micanovic@phy.uniri.hr
telefon: +385 (0)51 584 631
prostorija: O-S10, Zgrada Sveučilišnih odjela, Radmile Matejčić 2, HR-51000 Rijeka

Hrvatska znanstvena bibliografija


MEĐUNARODNA VIDLJIVOST:
CITATIH-INDEXI10-INDEX
Google scholar 10966 54 135
InspireHEP 9923 52
Web of Science 3559 29