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Timokhin Alexey 24.01.03 Definition Gamma Strahlung : Photonen mit E > 100 keV EnergieBezeichnungDetektoren 10 - 30 MeVmediumSatellit 30 MeV - 30 GeVHESatellit.

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2 Timokhin Alexey

3 Definition Gamma Strahlung : Photonen mit E > 100 keV EnergieBezeichnungDetektoren MeVmediumSatellit 30 MeV - 30 GeVHESatellit 30 GeV - 30 TeVVHE Čerenkov-Detektor Teilchendetektor 30 TeV - 30 PeVUHETeilchendetektor > 30 PeVEHE Teilchendetektor Fluoreszenzdetektor

4 Motivation Ein Problem der Astroteilchenphysik - Der Ursprung der kosmischen Strahlung P hotonen zeigen direkt zur Quelle!

5 Nachweis Die Nachweistechniken: Satelliten Experimente (z.b. Compton Gamma Ray Observatory [CGRO], Gamma Ray Large Area Space Telescope [GLAST] ) Bodengestützte Observatorien (z.b. HEGRA, HESS )

6 Nachweis Photoeffekt + Atom => Atom + + e - Compton-Effekt e - ruhend => ' +e - schnell e - e + -Paarerzeugung Kern => e - +e + +Kern' I(x) = I 0. exp{- x}

7 Nachweis Paar-Konvertierung e - e + im Spurenkammersystem Kalorimetermessung von E = E e- +E e+ Messung der Einfallsrichtung des Photons: p p e- +p e+ p e- =E e- / c ; p e+ =E e+ / c (bei E >> m e c 2 )

8 Projekte / Winkelauflösung E /E Energieauflösung A eff (E) effektive Fläche entscheidender Nachteil: kleine Detektorfläche wenige s O(10) GeV Limit JahrSatellit / [°] E /E [%] A eff (E ) [cm 2 ] 1972SAS-2Technisches Versagen nach 7 Monaten 1975COS-B CGRO Egret – – GLAST (?)– 8000

9 EGRET Energetic Gamma Ray Experiment Telescope (EGRET)

10 EGRET – Ergebnisse Die Entdeckung der Blazare Die Beobachtung der Pulsare Die Kartographierung des Gesamthimmels Der Nachweis von Photonen der Gamma-ray bursts Die Rätsel der noch unidentifizierten Quellen

11 GLAST Das Gamma-Ray Large Area Space Telescope (GLAST): Large Area Telescope (LAT) GLAST Burst Monitor (GBM)

12 Atmosphärische Luftschauer e+e+ e-e- Paar-Konvertierung an Kernen Einfallendes Photon mit E, e-e- e+e+ Bremsstrahlung Čerenkovlicht Schauerfront e +,e - :v~c >c Luft (E kin = 21 Mev) Č cos Č = 1/(n V/c E TeV …erreichen nicht die Erde

13 IACT's Projekte

14 HESS High Energy Stereoscopic System (HESS) 4 Teleskope (13 m Spiegeldurchmesser) Kamera: 960 PMTs Eigenschaften: / 0.1° E /E 20% A eff (1TeV) m 2 E threshold 100 GeV

15 Ergebnisse Gesamter Himmel EGRET: ~ 300 Quellen < 10 GeV Erdboden: ~ 20> 1 TeV

16 - Wechselwirkungen Wechselwirkung mit den Photonen der 2,7-Kelvin-Schwarzkörper-Strahlung: + e + + e - E Schwelle = 2m e 2 / (1-cos Zentraler Stoss ( eV E Schwelle eV Wechselwirkung mitInfrarot- und Sternenlichtphotonen: => entfernte Bereiche des Universums (>100 kpc) bleiben für Photonen mit E TeV verschlossen

17 Quellen Überreste von Sternexplosionen: Schockfronten an der abgestossenen Sternenhülle Kompakte Überreste (schwarze Löcher, Neutronensterne) SNR1987 A Pulsare

18 Quellen aktive galaktische Kerne (AGN) quasistellare Radioquellen (Quasare) Blazare … kurzzeitig extrem veränderliche Objekte… …sowie Gamma- Quasare bei grossen Rotverschiebungen (z>2)… Schwarze Löcher – Kraftwerke

19 Quellen Gamma – Burster. plötzlich, unvorhersagbar Rate 1/Tag kurze Dauer ( s) 28 Februar 1997: GRB …in Entfernung von etwa 1 Gpc…

20 Quellen Mögliche Kandidaten für Gamma-Bursts: Kollisionen von Neutronensternen untereinander oder mit Schwarzen Löchern Asteroideneinschläge auf Neutronensternen explodierende primordiale Schwarze Mini-Löcher (m 1 g) Hypernovae – Explosionen mit einem Kollaps in ein rotierendes Schwarzes Loch kurze Burst – Zeiten => sehr kleine räumliche Ausdehnung

21 Quellen Quasi-Periodischen Gamma-Burster (Soft-Gamma-Ray-Repeater) …alle liegen in unserer Galaxie oder in den Magelanschen Wolken

22 Quellen Quasi-Periodischen Gamma-Burster (Soft-Gamma-Ray-Repeater) Ausbruch niederenergetischer s Modell: aktiver Neutronenstern: Magnetar 27. August 1998 Magnetar SGR Magnetfeld B = Tesla (1000 mal mehr als die Felder normaler Neutronensterne)


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