observatorio de pierre auger
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Reunião Anual RENAFAE - Dec 2010
Observatório Pierre AugerResultados 2010
Carla Bonifazi
Detecção Híbrida Detector de Superfície
1660 detectores de efeito Cherenkov Área de 3000 km2 1500 m de espaçamento Tempo de funcionamento ~ 100%
Detector de Fluorescência Medição do perfil longitudinal 4 prédios com 6 telescópios cada um Tempo de funcionamento ~ 10%
Para medir raios cósmicos de ultra alta energia
Observatório Pierre Auger
Coletando dados desde 2004 Concluído em 2008
Extensão a baixa energia: HEAT & AMIGA
Observatório Pierre Auger
Evento 6622155
2009 – 2010
Não foi e não é fácil...
Resultados científicos confiáveis dependem fundamentalmente de: Um bom conhecimento do detector Estabilidade na aquisição de dados Monitoramento continuo do funcionamento do detector
Grupo Brasileiro Auger Participou ativamente da construção desde o começo Realiza turnos tanto para o SD como FD Estudos da estabilidade do detector Participação ativa na solução de problemas
Contribuição na infra-estrutura e tarefas de serviço do grupo brasileiro
Detector de Superfície
< 20 tanques inoperantes
Instrumentação e montagem Tanques, eletrônica e baterias
Presença em Malargüe: 7 pessoas Equipamento de teste das baterias
Medidas de sinal de microondas
Reparo de detectores
Determinação dos períodos de bom funcionamento do detector
Estudos de performance a longo prazo
Sistema de Potência do detector de Superfície
GAP_2007_022 / GAP_2008_043 / GAP_2009_156
Desenho e montagem de um sistema de teste e recarga de baterias no Observatório (8 estações em simultâneo)
Tempo médio de permanência das baterias no campo: 4-5 anos
Aprovação do Projeto Temático da FAPESP: ~ 3500 baterias (10/10)
Sistema de Potência do detector de Superfície
GAP_2007_022 / GAP_2008_043 / GAP_2009_156
Falha por anomalia na carga da baterias Falha repentina
Falhas devidas a um problema de desenho do sistema de potência Força-tarefa para o desenho de um novo sistema (2010 / 2011)
Estudo sistemático do comportamento das baterias a longo prazo
Crises de comunicaçõesGAP_2010_002
Falha no sistema de comunicações
Participação na busca do problema de comunicações
Implementação de um método para a recuperação dos bons eventos
0
20
40
60
80
100
Evolução da taxa de eventos em função do tempo
Detector de Fluorescência
Instrumentação e montagem Lentes corretoras Shutters Cortinas Câmera do telescópio
Turnos de fluorescência: 6 pessoas Aquisição de dados dos telescópios
Sistema de monitoramento atmosférico
Análise de efeitos atmosféricos para a reconstrução dos eventos
Análise com participação direta do Brasil
Espectro de EnergiaExiste ou não do corte de GZK ?A que energia se produz a transição galáctica a extra-galáctica?
Tevatron LHC AUGER
Extensão
Espectro de Energia Physics Letters B685 (2010) 239
arXiv:1002.1975v1 [astro-ph.HE]
Espectro combinado: SD + Híbrido
Comparação com HiRes: consistente com as incertezas na escala de energia
Espectro de Energia
Espectro combinado: 3 décadas de energia Apenas 2 anos de dados (2008-2010) ~ 500.000 eventos adquiridos Exposição ~ 22 km2 yr. sr.
PRELIM
INAR
AnisotropiaQuais são as fontes?Como elas estão distribuídas?São elas galácticas ou extra-galácticas?
Science, 318 (2007) 938-943
∞
- ∞
3
2
1
- 2
- 1
Astropart. Phys. 27 (2007) 244 -253
Fração de correlação 69+11-13 %
Atualização da correlação dos raios cósmicos de alta energias com a distribuição local de matéria no Universo
Astropart. Phys. 34 (2010) 314-326
Análise 1 Jan 2004 – 31 Dez 2009
E ≥ 55 EeV(*)
Exposição: (20370 ± 610) km2 yr sr
Catálogo Véron-Cetty and Véron
Distância máxima z = 0.018 (~ 75 Mpc)
Janela angular γ = 3.1º
Correlação 29 / 69 (14.5)
Fração de correlação 38+7-6 % (21%)
(*) 1 EeV = 1018 eV
Grado de Correlação
AutocorrelaçãoAstropart. Phys. 34 (2010) 314-326
69 eventos com E ≥ 55 EeV
Maior desvio a 11º
54 pares com separação < 11º (34.8)
Sobre densidade de eventos vindo perto de Cen A (l,b) = (-46.4º, 17.7º)
Janela de 13º
12 eventos (esperados 1.7)
Anisotropia e Composição química dos raios cósmicos de alta energia
∞
Tem-se observado um excesso para E > 55 EeV na direção de Cen A Estudos de composição dão indícios de que a componente a altas
energias é pesada
Se as partículas responsáveis pelo excesso são pesadas com carga Z a componente de prótons da fonte deve produzir um excesso a energias E/Z
Total spectrum
Artigo em preparação
Anisotropia e Composição química dos raios cósmicos de alta energia
∞
A ausência de excesso a baixas energias significa que a fração de prótons na fonte tem que ser pequena, senão, o excesso não pode ser
atribuído a uma composição pesada
EM
PREPARA
ÇÃO
Anisotropia intrínsecaArtigo em preparação
Desenvolvimento de métodos para a busca de anisotropia intrínseca, independente de catálogos
P- é a probabilidade de encontrar anisotropia quando a distribuição é isotrópica
Busca por modulações harmônicas em ascensão reta Artigo submetido
Busca de anisotropias em grande escala do tipo dipolo em diferentes intervalos de energia acima 0.25 EeV
Fundamental: efeitos locais Vários métodos de análises:
Rayleigh (E > 1 EeV) Leste-Oeste
Estudos para verificar a não existência de efeitos sistemáticos
Não se observou evidência de sinal no intervalo de energia
Campos Magnéticos Galácticos e Extragalácticos Desenvolver um observável para
caraterizar os campos magnéticos cósmicos e junto a isto a física dos aceleradores dos raios cósmicos, a sua composição, a distribuição da matéria, a propagação dos raios cósmicos
Artigo em preparação
Detector
Ωij =(Ei(αi)− Ei(αi)) · (Ej(αj)− Ej(αj))
Ei · Ej
ComposiçãoPrótons? núcleos pesados? Fótons? Neutrinos?
Medição da profundidade do máximo do chuveiro (Xmax)
Composição FD: medição do Xmax e RMS(Xmax)
Composição SD: estudo da forma da frente do chuveiro
Medição da profundidade do máximo do chuveiro
Physics Review Letters 104 (2010) 091101 arXiv:1002.0699v1 [astro-ph.HE]
Medição da profundidade do máximo do chuveiro
Physics Review Letters 104 (2010) 091101 arXiv:1002.0699v1 [astro-ph.HE]
Número de múons no solo
∞
Artigo em preparação
Auger ainda não pode medir de forma direta o número de múons no chuveiro, medições indiretas (ex. FD)
Interações hadrônicas
Limite: número de flutuações no chuveiro depois da primeira interaçãoσcr−air =
mRMS(X1)
>m
RMS(Xmax)
Artigo em preparação
Física Solar
Estudo da modulação dos raios cósmicos galácticos devido à atividade Solar
∞
Atividade da heliosfera pode ser determinada com alta acurácia graças à alta taxa de contagem
JINST (December 2010)
Futuro Auger NorteAuger Sul
Desenvolvimento de novas técnicas de detecção de chuveiros de raios cósmicos
∞
Detectores de Microondas
Detectores de Microondas
MIDASDetecção de chuveiros atmosféricos extensos utilizando sinal de radio de microondas
∞
Câmera com 53 feeds Feed central no foco Disco parabólico de ~ 4.5 m de diam.
Movimento: 90º zênite 100º azimute
MIDASDetecção de chuveiros atmosféricos extensos utilizando sinal de radio de microondas
∞
Código de simulação da antena (câmera + disco) Reprodução da passagem do SOL
3228 15
∞
3000 km2
2000 km2
Auger Norte Não será financiado nos Estados Unidos Não será construído em Colorado Busca de um novo sitio Continuar com desenvolvimento de nova
tecnologia: desenho detectores de superfície, sistema de comunicações, eletrônica, etc
Expansão de Auger Sul 2000 km2 disponíveis já > 4000 km2 possíveis Esforços do Brasil e Argentina Estudar Cen A (espectro da fonte)
> 4000 km2
Cen A
Conclusões
Resultados científicos confiáveis dependem fundamentalmente de: Um bom conhecimento do detector Estabilidade na aquisição de dados Monitoramento contínuo do funcionamento do detector
Grupo Brasileiro Auger Participou ativamente da construção desde o começo Realiza turnos tanto para o SD como FD Estudos da estabilidade do detector Participação ativa na solução de problemas
Resultados de Auger Observação inequívoca da supressão do fluxo de raios cósmicos de alta energia Limite no fluxo de fótons que desfavorece os modelos “top-downs” Evidência de anisotropia na esfera do GZK Evidência de composição química mista
Perguntas para os próximos 10 anos Energia máxima das fontes? Distribuição das fontes Como são os campos magnéticos galácticos e extra-galácticos Interações hadrônicas às mais altas energias ...
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