Experimento de Tunka

El experimento Tunka, ahora llamado TAIGA ( Tunka Advanced Instrument for cosmic ray physics and Gamma Astronomy ), mide las cascadas atmosféricas , que se originan por rayos cósmicos cargados o rayos gamma de alta energía . TAIGA está situado en Siberia , en el valle de Tunka , cerca del lago Baikal . Actualmente, TAIGA consta de cinco sistemas de detectores diferentes: Tunka-133, Tunka-Rex y Tunka-Grande para rayos cósmicos cargados; Tunka-HiSCORE y Tunka-IACT para astronomía gamma. A partir de las mediciones de cada detector, es posible reconstruir la dirección de llegada, la energía y el tipo de rayos cósmicos, y la precisión se ve mejorada por la combinación de los diferentes sistemas de detectores.

El objetivo de las mediciones de rayos cósmicos es dilucidar el origen de estos rayos en el rango de energía de hasta aproximadamente 1 EeV. Así, el experimento Tunka explora el mismo rango de energía que el experimento de rayos cósmicos KASCADE-Grande en el Instituto Tecnológico de Karlsruhe (KIT) y que el detector de superficie IceTop del experimento IceCube en el Polo Sur. Sin embargo, el primer detector de TAIGA, Tunka-133, utiliza una técnica de medición diferente e independiente, que permite contrastar los resultados con los de los demás experimentos. En astronomía de rayos gamma, el objetivo es identificar fuentes de energía superior a la que pueden detectar los observatorios de rayos gamma actuales.

El experimento Tunka comenzó ya en la década de 1990 con una matriz más pequeña de 25 detectores fotomultiplicadores. En septiembre de 2009 se inauguró la matriz actual de 133 detectores (Tunka-133). En octubre de 2011, el tamaño de la matriz se amplió cuatro veces con la instalación de estaciones de detectores fotomultiplicadores adicionales en el exterior. Esto tiene como objetivo los raros rayos cósmicos de energías ultraaltas superiores a 0,1 EeV, donde una gran área de detección es importante para medir una cantidad suficiente de rayos cósmicos. A partir de 2012 se instalaron otros sistemas de detectores, primero Tunka-Rex y Tunka-HiSCORE en el marco del Grupo Conjunto de Investigación Helmholtz-Rusia (HRJRG), que funcionó de 2012 a 2015. En 2014 se construyó Tunka-Grande, y desde 2015 se está construyendo el primer telescopio de Tunka-IACT. De esta manera, el enfoque del experimento Tunka se ha ampliado. Ahora incluye la astronomía gamma, además de los rayos cósmicos, lo que se refleja en el nuevo nombre TAIGA (Tunka Advanced Instrument for cosmic ray physics and Gamma Astronomy).

Tunka-133 es el primer detector de TAIGA. Consiste principalmente en una matriz de 1  km² con ¹³³ fotomultiplicadores , que detectan la luz Cherenkov de las cascadas atmosféricas durante noches oscuras y despejadas. Las mediciones de Tunka-133 también se utilizan para la calibración cruzada y la comparación de los detectores más recientes.

Tunka-Rex, que comenzó con 18 antenas en 2012, se ha ido ampliando progresivamente hasta contar ahora con 63 estaciones de antenas distribuidas por toda la zona de Tunka-133. En comparación con Tunka-133, se ha demostrado que las mediciones de radio tienen la misma precisión para la energía de los rayos cósmicos que las mediciones de luz Cherenkov. Mientras que estas últimas solo son posibles durante noches oscuras y despejadas, las mediciones de radio se realizan a cualquier hora del día, lo que ahora mejora significativamente el ciclo de trabajo del experimento.

Tunka-Grande consta de 19 estaciones de centelleo de 10 m² ^cada una, pertenecientes al conjunto cerrado KASCADE-Grande. Estas estaciones miden las partículas de las cascadas atmosféricas en la superficie terrestre, en particular electrones y muones . Todas las estaciones están instaladas en la zona de Tunka-133 y operan simultáneamente con las radioantenas de Tunka-Rex, ya que se espera que la combinación de ambas técnicas de medición mejore la precisión en la determinación de la composición de los rayos cósmicos.

Tunka-HiSCORE utiliza el mismo principio de detección que Tunka-133, pero cuenta con detectores más sensibles y precisos. En particular, la mayor precisión temporal aumenta la resolución angular de las cascadas atmosféricas detectadas. Esto es crucial para el objetivo científico de HiSCORE: identificar fuentes de rayos gamma de alta energía. Las primeras estaciones prototipo de HiSCORE se instalaron en 2012, y desde 2014 la red consta de 29 estaciones que cubren un área de 0,3 ^km²  . Se prevé una nueva ampliación para 2017.

Tunka-IACT constará de varios telescopios de rayos gamma atmosféricos de imagen que utilizan el mismo principio que MAGIC , HESS , VERITAS y CTA . La combinación con HiSCORE permite una energía máxima mayor para los rayos gamma observados que con los telescopios de rayos gamma atmosféricos de imagen convencionales. En 2016, la construcción del primer telescopio estaba prácticamente terminada.

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• Comunicado de prensa HRJRG

51°48′35″N 103°04′02″E / 51.80972°N 103.06722°E / 51.80972; 103.06722