UVAS-3

El experimento GRAPES-3 (o Gamma Ray Astronomy PeV EnergieS fase 3 ), ubicado en Ooty , India, comenzó como una colaboración entre el Instituto Tata de Investigación Fundamental de la India y la Universidad de la Ciudad de Osaka de Japón , y ahora también incluye a la Universidad Femenina de Nagoya de Japón .

GRAPES-3 está diseñado para estudiar los rayos cósmicos con una matriz de detectores de cascadas atmosféricas y un detector de muones de gran área. Su objetivo es investigar la aceleración de los rayos cósmicos en los siguientes cuatro entornos astrofísicos: aceleración de partículas a: (i) ~100 MeV en campos eléctricos atmosféricos mediante muones; (ii) ~10 GeV en el Sistema Solar mediante muones; (iii) ~1 PeV en nuestra galaxia ; (iv) ~100 EeV en el universo cercano mediante la medición del flujo difuso de rayos gamma .

El GRAPES-3 está ubicado en N11.4 ^° , E76.7 ^° , a 2200 m sobre el nivel medio del mar. Las observaciones comenzaron en el año 2000 con 217 centelleadores plásticos y un detector de muones de 560 m². ^{Los centelleadores detectan} partículas cargadas presentes en las cascadas atmosféricas producidas por la interacción de rayos cósmicos de alta energía en la atmósfera. Actualmente, el conjunto opera con aproximadamente 400 centelleadores distribuidos en un área de 25 000 m² ^. El umbral de energía de los detectores de muones es de 1 GeV.

Estudio de

1. El origen, la aceleración y la propagación de rayos cósmicos de más de ^10¹⁴ eV en la galaxia y más allá.
2. Existencia de una "rodilla" en el espectro energético de los rayos cósmicos.
3. Producción y/o aceleración de los rayos cósmicos de mayor energía (~10²⁰ ^eV ) del universo.
4. Astronomía de rayos gamma de varios TeV procedentes de estrellas de neutrones y otros objetos compactos.
5. El Sol, el objeto astrofísico más cercano, es un acelerador de partículas energéticas y ejerce sus efectos sobre la Tierra.

El primer experimento de rayos cósmicos fue iniciado en 1955 por BV Sreekantan con la instalación de cámaras de niebla que marcaron el comienzo de la investigación en el Laboratorio de Rayos Cósmicos (CRL) en Ooty. La década siguiente fue testigo de una variedad de experimentos que involucraban interacciones de alta energía y extensos estudios de cascadas atmosféricas en este laboratorio. La cámara de niebla multiplaca más grande del mundo se operó aquí como parte de un conjunto de cascadas atmosféricas y se obtuvieron resultados significativos sobre las interacciones nucleares de alta energía y los núcleos de cascadas atmosféricas extensas. A principios de los años setenta, se operó una configuración triple que comprendía un contador Cherenkov de aire, una cámara de niebla multiplaca y un espectrómetro de absorción total para estudiar las diferencias en las características de las interacciones con núcleos de protones y piones en el rango de energía de 10 a 40 GeV. Esto permitió el estudio de la estructura temporal de los componentes nucleares activos de las cascadas atmosféricas y condujo al descubrimiento de que la sección transversal de producción nucleón-antinucleón aumenta considerablemente con la energía.

Como continuación del trabajo de investigación sobre rayos cósmicos en el CRL, el experimento GRAPES-1 se actualizó en varias etapas hasta convertirse en GRAPES-2. Sin embargo, debido a problemas técnicos y administrativos en su posterior expansión, se instaló un nuevo experimento en el sitio RAC, a 8  km del sitio anterior, denominado GRAPES-3. El experimento GRAPES-3 opera actualmente con aproximadamente 400 detectores de centelleo plástico (de 1 m² cada uno ⁾ con una separación de 8 metros, para registrar la densidad y el tiempo de llegada de las partículas en las cascadas de rayos cósmicos, y funciona de forma continua. Actualmente, el conjunto de detectores GRAPES-3 es el conjunto convencional de detectores EAS de mayor densidad del mundo, y además, este experimento, asociado a un enorme detector de seguimiento de muones de 560 m², es también el detector de seguimiento de área más grande del mundo ^.

Recientemente se han obtenido varios resultados del experimento GRAPES-3 sobre diversos temas, algunos de los cuales se enumeran a continuación.

• Medición de la composición primaria en el rango de energía de 50 TeV a 1 PeV, superponiéndose con mediciones directas.
• Mediciones de precisión de eventos de disminución de Forbush , incluyendo la dependencia de la rigidez de su amplitud.
• Medición del campo magnético turbulento en la región de la vaina de choque en las eyecciones de masa coronal (CME) mediante el uso de datos de muones de rigidez múltiple.
• Medición precisa de la anisotropía diurna solar y sus armónicos superiores, incluyendo su dependencia de la rigidez.
• Medición precisa del gradiente de densidad de los rayos cósmicos en el sistema solar mediante el sondeo del flujo de Swinson.
• Medición precisa de la anticorrelación entre los cambios en la velocidad del viento solar y la intensidad de los rayos cósmicos.
• Medición del potencial eléctrico, tamaño y altura de una nube de tormenta, que batió el récord existente. ^{[ 1 ]}

• Hariharan, B.; et  al. (2019). "Medición de las propiedades eléctricas de una nube de tormenta mediante imágenes de muones por el experimento GRAPES-3". Physical Review Letters . 122 (10) 105101. arXiv : 1903.09801 . Bibcode : 2019PhRvL.122j5101H . doi : 10.1103/PhysRevLett.122.105101 . PMID 30932668 . S2CID 85500186 .  
• Mohanty, PK; et  al. (2016). "Debilitamiento transitorio del escudo magnético de la Tierra investigado por una explosión de rayos cósmicos" . Physical Review Letters . 117 (17) 171101. Bibcode : 2016PhRvL.117q1101M . doi : 10.1103/PhysRevLett.117.171101 . PMID 27824449 . 
• «Cómo la India utiliza tuberías recicladas para detectar feroces tormentas solares» — Artículo de BBC News, 1 de marzo de 2017

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• GRAPES-3 Archivado el 8 de octubre de 2011 en Wayback Machine