Transcript Physique des rayons cosmiques Silvio Orsi DPNC, Université de Genève

Silvio Orsi
Physique des rayons
cosmiques
AMS
FAST
POLAR
Silvio Orsi
DPNC, Université de Genève
SECTION DE PHYSIQUE
Page 1
Silvio Orsi
L'atmosphère ( 1 kg/cm2)
est un blindage équivalent
à 4 mètres de béton
Le projet AMS en 2008
Après avoir pris en charge des parties essentielles
lors du design et de la construction du tracker,
le DPNC est responsable de son intégration.
SECTION DE PHYSIQUE
Page 2
Silvio Orsi
Le Projet AMS en 2008
Pre-integration: (sans aimant)
• Tous les sous-détecteurs ont
été intégrés, cablés et testés.
• Tests de la mécanique
• Tests avec cosmiques (DAQ)
PRE-INTEGRATION DU
TRACKER:
• Définition des procédures
• Lay-out du cablage
TRACKER EN OPERATION:
• Refroidissement au CO2
• Etudes détaillées:
• Stabilité des calibrations
• Efficacité, Résolution
• Alignement
• Fonction eta
SECTION DE PHYSIQUE
Page 3
Silvio
LeOrsi
Projet AMS
en 2008
Quelques réparations
des connecteurs …
Démontage
Travaux off-line:
Travaux en 2009:
• Re-installation des boucles de
refroidissement après leurs modifications
• Assurage et sécurisation des cables
• Collages et visserie définitifs
• Contrôles
• Nous serons prêts pour l’arrivée de
• finir et tester l’ aimant au CERN + field map
• Intégration des sous-détecteurs
• Cablage final
• Thermo-vacuum test à l’ESTEC
l’aimant.
Voyage en 2010
SECTION DE PHYSIQUE
Page 4
Silvio Orsi
L’expérience FAST: temps de vie du muon
• Caméra vidéo pour désintégrations de muons
• Défis:
• taux d’acquisition
• systématique de la mesure
SECTION DE PHYSIQUE
Page 5
Silvio Orsi
FAST en 2008
Number of events
Total number of events
2.60E+11
2.40E+11
2.20E+11
2.00E+11
1.80E+11
1.60E+11
1.40E+11
1.20E+11
1.00E+11
8.00E+10
6.00E+10
4.00E+10
2.00E+10
0.00E+00
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Effective days since startup (July 14, 2008)
• Exploitation régulière avec taux élevé
• 3 × 1011 événements pour 2008
• Excellente qualité des données
• Projets DPNC:
• τμ amélioré (Samuel Delaere)
• τπ (Gaetano Barone)
SECTION DE PHYSIQUE
Page 6
Silvio Orsi
POLAR
• POLAR mesurera la polarisation des Gamma Ray
Burst (GRB) avec la diffusion Compton
– collaboration internationale (CH, F, PL, Chine)
– sur satellite
– poids < 30kg, puissance < 30W,
dimensions < 30x30x30cm
– grand “field of view” (≈ ⅓ of the sky)
– intervalle d’energie: 50-500keV
– area effective 400cm2
SECTION DE PHYSIQUE
Page 7
Silvio Orsi
Gamma Ray Burst (GRB)
•
Parmi les explosions cosmiques dans l’univers,
les GRBs sont les plus violentes
•
GRB sont encore très peu compris
•
Actuellement 2-3 GRBs detectés par semaine.
Flash de rayons gamma sont presents dans le
ciel sans direction preferentielle.
GRB 910412, 12 April 1991
•
•
Les GRBs peuvent avoir une durée d’une
fraction de seconds jusqu’au une
centaine de seconds.
Different modeles preditent differents
degrés de polarisation
SECTION DE PHYSIQUE
Page 8
Silvio Orsi
Le détecteur POLAR:
construction Modulaire
Unité de detection : 6x6x200mm
Barres du scintillateur plastic
Simulations de la collection de
lumière dans les scintillateurs
Module: 8x8 barres, 1 MAPM
POLAR: 25 modules (1600 barres)
(photomultiplicateur multi anode)
SECTION DE PHYSIQUE
Page 9
Silvio Orsi
Polarimétrie Compton : principes basics
• Les photons sont définis par leur énergie,
direction et polarisation;
• Les photons diffusent de 90° degrés par rapport
à leur vecteur de polarisation;
• En mesurant la position de 2 barres dans lesquelles
l’énergie a été dégagée, on obtient la distribution de
l’angle de diffusion et on calcule la polarisation:
P: polarisation
100: modulation 100% pol.
P: modulation pol. P
SECTION DE PHYSIQUE
Page 10
Silvio Orsi
Simulations Monte Carlo
GRB
GRB
GRB
Distribution de hit dans les 1600 barres de scintillateurs
SECTION DE PHYSIQUE
Page 11
Silvio Orsi
Mesures en laboratoire
Setup au DPNC
Calibration avec LED (lumière
bleue) et sources radioactives
Cs-137: Gamma 662keV
Etudes de la propagation de la lumière dans les
barres du scintillateur
Model réalisé avec
la nouvelle
imprimante 3D à
l’Unige
Scattering from
neighbor bars
Compton edge (478keV)
SECTION DE PHYSIQUE
Page 12
Silvio Orsi
Conclusions
• Tests et intégration en cours
• Lancement fixé pour la fin de 2010 sur la
station spatiale ISS
• Prise de données 2008 finira le 23 Dec
• ~2.5x1011 événements, précision de GF: 10-6
• Test en cours du model de démonstration
• Design en cours du model Engineering
• Vol prévu en ~2013
SECTION DE PHYSIQUE
Page 13