Telescopes and telescope systems:
TeV级能量的伽玛光子数目稀少,地面上的切伦科夫望远镜可以在此波段上弥补空间观测不足。伽玛射线不能穿透地球大气,能量最高的那部分光子在与大气相互作用并被吸收时,光子的能量可以传输给成大气粒子(如原子核),导致原子核碎裂,并引发空气簇射。当初始的原子核接收到足够高的能量,速度接近光速时,就会产生窄角切伦科夫辐射。切伦科夫望远镜接收的正是高能辐射导致的次级光子,它所获得的图象反映了簇射产生的切伦科夫辐射的方向、强度在望远镜接收方向上的投影,由此可以推测出引发簇射的伽玛光子能量与来源。如果多架望远镜组成阵列,可以获取三维立体图象,并最终确定出大气簇射的发生地。现代的技术水平可达到方向的确定误差小于0.1度,簇射位置则精确到10米。
CANGAROO是内地伽玛射线天文台澳日合作研究组的缩写(Collaboration of Australia and Nippon(Japan) for a GAmma Ray Observatory in the Outback),基地建在澳大利亚的伍默拉(Woomera)。CANGAROO已经发展为四架口径为10米的伽马射线望远镜组成的望远镜阵列。1998年,CANGAROO探测到了1012电子伏的伽马射线,有力地支持了X射线的观测结果。
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CAT [Cherenkov Array at Thémis] (Thémis experiments see also here).
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CLUE [C(h)erenkov Light Ultraviolet Experiment] at the HEGRA site on La Palma (operational from 1997 to 2000)
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HEGRA Cherenkov Telescopes on La Palma, Canary Islands (operational until Sep. 2002)
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Narrabri, Australia: Mark 6 telescopes of the University of Durham (operational until March 2000)
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PACT [Pachmarhi Array of C(h)erenkov telescopes] at the High Energy Gamma Ray Observatory at Pachmarhi, India
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TACTIC [TeV Atmospheric Cerenkov Telescope with Imaging Camera] at Mt. Abu, Rajasthan, India.
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Whipple Gamma-Ray Telescope on Mt. Hopkins, Arizona
惠普契伦科夫望远镜(WHIPPLE)位于美国霍普金斯山,以美国天文学家惠普尔·弗雷德·劳伦斯(Whipple,Fred Lawrence1906—2004)的名字命名。WHIPPLE由多块反射面拼接而成,直径为10米。
New telescope projects:
TeV级能量的伽玛光子数目稀少,地面上的切伦科夫望远镜可以在此波段上弥补空间观测不足。伽玛射线不能穿透地球大气,能量最高的那部分光子在与大气相互作用并被吸收时,光子的能量可以传输给成大气粒子(如原子核),导致原子核碎裂,并引发空气簇射。当初始的原子核接收到足够高的能量,速度接近光速时,就会产生窄角切伦科夫辐射。切伦科夫望远镜接收的正是高能辐射导致的次级光子,它所获得的图象反映了簇射产生的切伦科夫辐射的方向、强度在望远镜接收方向上的投影,由此可以推测出引发簇射的伽玛光子能量与来源。如果多架望远镜组成阵列,可以获取三维立体图象,并最终确定出大气簇射的发生地。现代的技术水平可达到方向的确定误差小于0.1度,簇射位置则精确到10米。
CANGAROO是内地伽玛射线天文台澳日合作研究组的缩写(Collaboration of Australia and Nippon(Japan) for a GAmma Ray Observatory in the Outback),基地建在澳大利亚的伍默拉(Woomera)。1998年,CANGAROO探测到了1012电子伏的伽马射线,有力地支持了X射线的观测结果。CANGAROO已经发展为四架口径为10米的伽马射线望远镜组成的望远镜阵列。CANGARO0III2004年3月开始运行。
高能立体望远镜系统HESS(High Energy Stereoscopic System),位于西南非洲那米比亚首都温得和克西南100公里处海拔1800米之处,用于探测伽玛射线进入大气层时产生的切伦科夫辐射(Cerenkov radiation)。该系统耗资300万美元,是由德国海德堡市马普学会核物理研究所主持的欧美合作项目,以1936年诺贝尔物理学奖得主,1911年发现高能宇宙射线的Victor Hess的名字命名。
HESS由4架相同的13米反射镜组成,它们排列在120米见方的地上。通过从略微不同的角度对同一股粒子流进行的合作观测研究,可以提供大气簇射的多重立体影像,重建入射宇宙射线的能量和方向。HESS合作方希望将来能够扩展这个望远镜阵列,增加8或12架望远镜,就能观察更为稀有的事件了。HESS天文台具有独特的优势,是全世界最大且最灵敏的此类设施。
右图是2002年9月启用的望远镜,属于HESS的一部份,由382片镜片所组成,每片的直径60厘米,同时配有高速相机,用于记录伽玛射线入射大气层时产生的高能粒子簇射引起的契仑可夫辐射光(Cherenkov light)。(左图为HESS的光电倍增管阵列)
HESS从2003年1月份开始正常运作。2006年10月,天文学家利用HESS首次发现了太空高能量伽玛射线的调节信号,此次信号的能量非常高,相当于之前的10万倍。信号来源于LS 5039系统。LS 5039是由一个巨大的蓝色恒星(是太阳质量的20倍)和一个不明物体形成(有可能是黑洞)的双系统,是2005年HESS小组发现的。
大气伽玛切伦科夫成像望远镜(Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov telescope,MAGIC)位于非洲西北岸外帕玛群岛的加那利(Canary)岛,主镜面直径17米,面积240平方米(右图),巨大的反射面聚焦微弱的只持续有2-3纳秒(十亿分之一秒)的切伦柯夫光,能够探测来自地面的低能伽玛射线,可探测的最远距离为80亿光年。17米的镜面用激光自动调整聚焦。MAGIC于2004年正式运作,主要由INFN、PADOVA大学、SIENA大学和UDINE大学的研究人员参加。
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MACE [Major Atmospheric Cerenkov Telescope Experiment] (project in India)
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VERITAS [Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System] (under construction in Arizona, USA)
超高能辐射成像望远镜阵列系统VERITAS(Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System)是7架一组的望远镜阵列(左图)。
Solar power facilities as light collectors:
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CACTUS [Converted Atmospheric Cherenkov Telescope Using Solar-2] (Initially called Solar Two Observatory.)(右图)
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CELESTE [CErenkov Low Energy Sampling and Timing Experiment] at Thémis, France
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GRAAL [Gamma-Ray Astronomy at ALmeria] near Almeria, Spain (operational 1998-2001), link not operational
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STACEE [Solar Tower Air Cherenkov Experiment] at Sandia Labs, New Mexico
Cherenkov counter arrays:
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AIROBICC (non-imaging counters in the HEGRA array)
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BLANCA [Broad LAteral Non-imaging C(h)erenkov Array] (at , see paper)
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TUNKA-25 (array of non-imaging counters near Lake Baikal)
Other Cherenkov light detection concepts: