HARPO

[日本語] , [中文] , [English]. ( Nouvelle LLR , Fait marquant Irfu , Actualité DSM , Nouvelle scientifique IN2P3 , DIXIT, la newletter de l'Ecole polytechnique )

HARPO(Hermetic ARgon POlarimeter 氩气密封旋光仪)项目[参考], 是LLR实验室的一个组和Irfu[参考]中的一个组的联合项目, 其目的是研制一个高精度的薄探测器, 可以使MeV到GeV区间内的宇宙伽玛射线的探测精度, 角分辨率和单位质量的有效探测面积较现有的望远镜或探测器 (于Fermi和EGRET)有所提高, 这样桥接了对电子望远镜与康普顿探测器之间的探测灵敏度的间隙。另外, 这是第一个可以对伽马射线的偏振测量的设备。这个项目已经收到了来自法国国家核物理与粒子物理研究中心IN2P3, 顶尖实验室计划LabEx,法国国家科研中心ANR的资金支持。

现阶段在微波到X射线能量范围内宇宙源的辐射的线性偏振度的测量已被证明是对于理解宇宙射线源性质的一个功能强大的诊断。遗憾的是, 至今还没有1MeV以上的灵敏度高的旋光仪被送入太空,因此对于宇宙源发出的伽玛射线的偏振的测量还是一个未知的领域。伽玛射线偏振测量将使我们能够进一步了解辐射机制,并区分对于一些经典宇宙源中的不同理论放射模型,比如耀星体伽玛辐射过程中的轻子模型与重子模型[参考]

另外, HARPO还可以弥补伽马射线测量的灵敏度的缺口, 因为在硬X射线/低能γ的能量范围, 康普顿望远镜灵敏度特别高。 在高能量的γ射线能量范围(1至300GeV), 对电子望远镜是十分高效的。而这能量间隙仍然是一个尚未开发的区域, 因此在此频段范围内,由于 灵敏度上存在的差异, 我们就不能很好的理解天体物理源的辐射[参考]

最后, 伽马射线望远镜的角分辨率在低能范围内急剧降低, 这样在宇宙伽玛射线稠密的区域我们就不能有效地识别出放射源, 比如在银河系平面中心[参考]

2014年10月-11月在日本NewSUBARU用偏振光束进行数据采集。伽玛射线数据采集之前, HARPO验证机的性能描述如[参考]

偏振光束数据采集

数据采集的射线源由日本兵库县大学Laboratory of Advanced Science and Technology for Industry (LASTI)实验室与Spring8回旋加速器SPring8的合作项目NewSUBARU电子存储环的BL01线路提供. 伽玛射线束由脉冲激光与电子束的反康普顿效应产生, 由于伽玛光束传播过程正会发生扩散, 所以我们沿轴放置了准直器. 激光信号的偏振几乎完全传递给伽玛光束. 我们使用不同波长的脉冲激光 (Nd:YVO4 1ω et 2ω, Erbium, CO2) 与不同能量的电子束 (0.6 ~ 1.5 GeV)产生的能量范围在1.7到74 MeV的伽玛光束进行数据采集. 为了研究系统存在的偏差, 我们也采集了一些无偏振的数据.

QGSC QGSC
左图:数据采集的验证机模型 右图: 两个相互垂直的探测平面的探测信号, 此图为铒激光束与0.6GeV 电子束作用产生的4.7MeV的伽玛光子在探测器TPC气体中 (2.1 bar的氩气与异丁烷的混合气体) 的对电子效应.

出版物 :

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一个承载两两背对背顺次相连的6个TPC的12立方米飞行模块的示意图, 每个分割成33立方厘米见方的立方体。 光子的转换: 100 MeV(左), 10 MeV(右) [参考]

LLR实验室中其他关于宇宙伽玛射线的项目/实验 :

GDR :