Repository logo

Browsing by Author "Almeida Cheminant, Kevin"

  • Thumbnail Image
    Item
    Search for ultra-high energy photons through preshower effect with gamma-ray telescopes
    (Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2021) Almeida Cheminant, Kevin; Góra, Dariusz; Pollo, Agnieszka; Sobczyńska, Dorota
    Podczas propagacji fotonów ultra-wysokich energii (w zakresie EeV i wyższej), z ich źródeł do Ziemi, mogą zachodzić procesy prowadzące do osłabienia ich pierwotnego strumienia. W tym zakresie energii występuje bowiem zjawisko produkcji pary e+/e- jako rezultat oddziaływania fotonu z polem geomag- netycznym, w rezultacie powstaje kaskada cząstek elektromagnetycznych tzw. kaskada wstępna (preshower). Taka kaskada wstępna może inicjować w atmosferze Ziemi tzw. wielki pęk atmosferyczny. Teleskopy promieniowania gamma, taki jak np. teleskop gamma nowej generacji tzw. Cherenkov Telescope Array (CTA), mogą wykryć te pęki dzięki rejestracji promieniowania cherenkowskiego, które pęki emitują. Korzystając z metod Monte-Carlo zbadano możliwość wykrycia tego typu zjawiska dla poziomych pęków rejestrowanych w przyszłej lokalizacji obserwatorium CTA (La Palma). Wykorzystując metody analizy wielowymiarowej (tzw. multivariate analysis) zbadano wydajność detekcji takich zdarzeń, dla kaskady wstępnej inicjowanej przez foton o energii 40 EeV, uwzględniając w obliczeniach dominujące tło promieni kosmicznych w zakresie energii od 10 TeV - 10 EeV. Wyznaczono, tzw. powierzchnię efektywną dla tego typu zdarzeń i wyliczono spodziewaną liczbą przypadków dla różnych modeli produkcji ultra-wysokich fotonów. Oczekiwana liczba przypadków kaskad wstępnych, dla modeli opisujących rozproszoną produkcje fotonów ultra-wysokich energii, oszacowano na około 3.310-5 zdarzeń, dla 30 godzin obserwacji i uwzględniając górne ograniczenie na strumień fotonów uzyskane przez Obserwatorium Pierre Auger, w przypadku modeli opisujących produkcję fotonów w źródłach oczekiwana liczba zdarzeń wynosi 2.710-4 (5.710-5) biorąc pod uwagę górne ograniczenia na liczbę fotonów uzyskane przez Obserwatorium Pierre Auger i Telescope Array. Jednakże, strumień fotonów ultra-wysokich energii może ulec "zwielokrotnieniu” w przypadku gwałtownych eksplozji promieniowania gamma w źródłach. W takim przypadku liczba spodziewanych zdarzeń ulega zwiększeniu do wartości 0.17, co odpowiada minimalnemu strumieniowy około 0.2 km-2yr-1 aby uzyskać jedno zdarzenie od kaskady wstępnej, wartość ta jest 10-nie krotnie wyższa niż górne ograniczenia uzyskane przez Obserwatorium Pierre Auger i Telescope Array, które odpowiednio wynoszą 0.034 i 0.019 km-2yr-1.