Detection de particules de haute nergie das 24

Detection de particules de haute énergie das 24 janvier 2007 1. Astronomie des neutrinos – les fondements d’Antares a) Convertir n en chargé b) Effet Tcherenkov c) Diffusion multiple 2. GLAST LAT – un telescope de rayons gamma a) Longueurs de radiation et conversion de paires b) Diffusion multiple c) Cascades electromagnetiques d) Calibration par muons et par ions lourds : d. E/dx e) Le fond du aux ions lourds 3. HESS -- un telescope de rayons gamma a) Une surface trop grande pour un satellite b) L’imagerie, c’est quoi? ( Fond diffus infrarouge ; effet GZK ; Antimatiere dans l’Univers )

pause publicitaire pour le PARTICLE PROPERTIES DATA BOOK http: //pdg. lbl. gov/ K. Hagiwara et al. , Phys. Rev. D 66, 010001 pdg = Particle Data Group Des synthèses précis, courts, et practiques sur une étendue étonnante de sujets. <- d. E/dx minimum en Cs. I <- TOUT sur les quarks en qqs pages <- « Cosmologie big bang pour les nulls » <- rélativité restreinte en 3 petites formules DB P = C’est GRATUIT si les stocks ne sont pas en rupture ==>> ayez TOUJOURS votre copie en poche!!

High-Energy Neutrino Astrophysics GLACE OU EAU Neutrino : INDETECTABLE TERRE Muon : DETECTABLE Avantage des neutrinos: pas absorbés dans la sourc Inconvénient: dans le détecteur non plus.

Détection: Cherenkov light in water / ice 100000 m 3 ~ 5000 PMTs Threshold ~ 1 Te. V 1 km deep under water / ice La Seyne-sur-Mer m n

L’analogue électromagnétique du bang supersonique Si on place une charge quelque part, son champ électrique se propagera dans l’espace avec un vitesse c/n, n étant l’index de réfraction du milieu. Si cette particule chargée qui se propage plus vite que son rayonnement, v > c/n les ondes s’empilent. Cette onde de choc électromagnétique est de la lumière visible! Effet prédit par Tcherenkov en 1937 (prix Nobel, 1958). Air au niveau de la mer, n= 1. 00273, angle Tcherenkov ~1. 5 degrés. A 11 km, la moitié. Prévoir des douzaines de photons par mètre, 400 à 600 nm. Parcours de tous les électrons d’une cascade: des kilomètres. CELESTE: 30 Ge. V vaut 30 photons sur un miroir de 54 m 2, sur quelques nanosecondes. (from PDB)

Pourquoi avoir pris qqs degrès dans l’exemple précedent? Une particule chargée qui traverse de la matière l’ionise (on l’a déjà dit). Imaginer la charge qui frôle le nuage d’électrons autour des atomes, ce qui i) excite l’atome ii) fait perdre de l’énergie à la particule « d. E/dx energy loss » iii) fait dévier la trajectoire de la particule « multiple scattering » iv) crée éventuellement de la lumière de scintillation Tracker: x/Xo ~0. 1 => 13. 6 Me. V/100 Me. V 0. 1 = 2. 5 degrès glast d. F/d. E = k/Ep alors la plupart de photons près du seuil. Optimiser x/Xo vs. bras de levier. . .

AUGER GLAST EGRET HESS ANTARES

Proposition de Recherche Scientifique Spatiale: GLAST à l’In 2 p 3 David Smith Centre d’Etudes Nucléaires de Bordeaux-Gradignan ( CENBG - in 2 p 3 - CNRS ) David A. Smith Centre d’Etudes Nucléaires de Bordeaux-Gradignan (cenbg / in 2 p 3 / cnrs) smith@cenbg. in 2 p 3. fr Comité ad hoc “Astronomie” du CNES Paris, le 29 janvier 2007

GLAST Large Area Telescope • Etat de la mission • Contributions Françaises • Contributions de l’In 2 p 3 Ø Calorimétrie & étalonnages Ø Chronométrie de pulsars Ø Groupes d’analyses • Demande de soutien du développement de l’instrument et des outils. Le LAT et le Burst Monitor (GBM) sur le satellite (Arizona, 8 décembre 2006)

GLAST Large Area Telescope Rappel de la mission, et actualités (1 of 2) • Successeur d’EGRET sur le Compton Gamma Ray Observatory (CGRO). • Calorimètre Cs. I (~2 tonnes). Maître d’oeuvre: Naval Research Laboratory (NRL). • Cristaux ukrainiens fournis par la Suède. Structure mécanique française. • Tracker silicium le plus grand (jusqu’au démarrage du LHC au CERN). • Maître d’oeuvre: INFN-Pise, avec soutien ASI (éléctronique UC Santa Cruz et Stanford). • Anti-coïncidence segmenté (NASA GSFC). Photon Direction: Silicon strip Tracker • Intégration du LAT à Stanford: fin, 12/05. Background rejection: Anti-coincidence Detectors 1. 8 m • Tests environmentaux: NRL 2006 • Satellite: Spectrum Astro Space Systems (General Dynamics -- satellite de Swift) • Lancement: Delta-IIE, Cape Canaveral, Novembre 2007. Energy: Calorimeter

EGRET et GLAST: Direction: conversion du g en paire électron-positon. Définition de longueurs de radiation c : Ne = No e-c (probabilité d’interaction du photon gamma) L’ionisation des e- e+ laisse deux traces facilement détectable. (EGRET: chambre à étincelles. GLAST: silicium. ) Energie: Les e- e+ rayonnent des gamma ( « brehmstrahlung » ), les gammas créent de nouvelles paires e- e+ , mais avec de moins en moin d’énergie ( « cascade électromagnétique » ). Pour certains cristaux, plastiques, huiles, …, l’ionisation crée de la lumière bleue, dite de scintillation. Pour une bonne mesure, le calorimètre aura le plus de longueurs de radiation co possible. EGRET et GLAST: environ 1. 5 co ( tracker) + 8. 5 co (calorimètre) = 10 co.

First GLAST cosmic ray events Most events are muons…

First GLAST cosmic ray events We also see some gammas:

“Most events are muons…” 1. Pourquoi des m ? 2. Pourquoi un spectre en 1/E 2 ? 3. Pourquoi l’énergie moyenne est-elle 2 Ge. V ?

(from PDB) Cascade: le nombre d’électrons double avec chaque co parcouru. A chaque stade l’énergie moyenne des électrons est moitié. Quand cette énergie est réduite à une valeur critique Ec ~ 80 Me. V dans l’air, la création d ’électrons s’arrête et les électrons sont absorbés en se propageant. Nb. maximum d ’électrons vers 6 co hmax =7 ln(27/6) = 11 km

Remarque: like antares

Les 4 télescopes de 13 m de H. E. S. S. Voir la présentation “Veritas” par J. Kildea Namibie. Collaboration franco-allemande “Hegra”: prédécesseur de HESS, dans les îles Canaries.

(Slide W. Hoffman)

Le « flash » de lumière Tcherenkov ne dure quelques nanosecondes. Pour lutter contre la lumière ambiente, on fait une électronique aussi rapide.

Alpha: perspective angle of parallel lines viewed from an offset position. Like, looking up at tall trees. Or looking at meteor paths in the sky. Digitally combined composite of nine 8 -minute exposures, November 18 th 1999, 1 h 29 -2 h 46 TU, Sharm El Sheihk, Egypt, by Nigel Evans, courtesy of Sky & Telescope, June 2000. All Leonid meteors radiate from a point just inside the sickle of Leo, whose bottom star, Regulus, is the brightest star at lower left

Le télescope Tcherenkov enregistre signal et fond bien que le déclenchement favorise les gerbes gamma-like. On rejette beaucoup du fond à l’analyse. p. N -> po p+ p- K L et cetera po -> gg p+ -> mn m -> en Les gerbes « hadroniques » sont plus complexes, variés, étendues que les cascades électromagnetiques. gamma proton

Non-detection of 50 Ge. V gammas from M 31 => SUSY upper limit Celeste & Stacee: comment accèder à la gamme entre Ge. V et Te. V en attendant que les gros moyens (Hess/Veritas, et Glast) se préparent. Recherche d’annihilation de neutralinos (“wimps”) en gammas, cc -> gg. CELESTE preliminary, A&A in preparation.

Remarque: like antares