Гамма-телескоп

ГАММА-ТЕЛЕСКОП, устройство для измерения распределения интенсивности гамма-излучения в наблюдаемом участке небесной сферы. По способу регистрации гамма-квантов гамма-телескопы делят на комптоновские, парные и атмосферные черенковские, в которых соответственно детектируется комптоновское рассеяние фотонов (смотри Комптона эффект), рождение электрон-позитронной пары и возникновение Вавилова - Черенкова излучения в атмосфере.

Гамма-телескопКомптоновские и парные гамма-телескопы используются во внеатмосферной астрономии, первые - в диапазонах энергий фотонов от долей МэВ до десятков МэВ, вторые - от десятков МэВ до нескольких ГэВ. В таких гамма-телескопах распознаются случаи попадания в телескоп фотонов гамма-излучения, измеряется энергия, теряемая фотоном при его взаимодействии с веществом, и определяются направления движения возникающих частиц. По этим данным для каждого фотона определяют область небесной сферы, из которой он мог быть испущен. Информация обо всех зарегистрированных фотонах даёт картину распределения интенсивности гамма-излучения в наблюдаемом участке небесной сферы.

Реклама

Плотность потока фотонов с энергией, превышающей несколько десятков ГэВ, настолько мала, что установленный на спутнике телескоп с площадью детекторов 1-2 м2 за всё время многолетнего полёта обнаружит лишь несколько таких фотонов. Поэтому для регистрации фотонов высоких энергий применяют наземные атмосферные черенковские гамма-телескопы, которые используют атмосферу Земли для преобразования фотонов в заряженные частицы. Высокоэнергичный фотон, вторгшийся в атмосферу, рождает в воздухе ливень из фотонов и электронов. Быстрые электроны, движущиеся преимущественно в том же направлении, что и первичный фотон, генерируют черенковское излучение, регистрируемое гамма-телескопом. Такой гамма-телескоп состоит из нескольких больших сферических зеркал (рисунок), разнесённых на расстояние около 100 м. В фокусе каждого зеркала расположен высокочувствительный фотоприёмник, фиксирующий изображение наблюдаемого участка неба, создаваемое зеркалом. Оптические оси всех зеркал параллельны. Черенковский свет от возникшего в атмосфере ливня частиц создаёт на фоне ночного неба короткую (доли микросекунды) вспышку, которая является сигналом к запоминанию изображений ливня на фотоприёмниках. По данным, полученным с разнесённых зеркал, строят стереоскопическое изображение ливня и определяют направление родившего ливень фотона, а по общей интенсивности вспышки вычисляют его энергию. По совокупности направлений всех зарегистрированных фотонов находят распределение интенсивности гамма-излучения в наблюдаемом участке небесной сферы. Минимальная энергия регистрируемых фотонов зависит от площади зеркал и при площади 100 м2 составляет около 100 ГэВ.

В. В. Акимов.