Wstęp do Astrofizyki Wysokich Energii

Slides:



Advertisements
Podobne prezentacje
Rodzaje promieniowania elektromagnetycznego oddziaływujace na układy biologiczne
Advertisements

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 14 1/22 Podsumowanie W13 Źródła światła Promieniowanie przyspieszanych ładunków Promieniowanie synchrotronowe.
Mechanizmy przyspieszania cząstek w relatywistycznych falach uderzeniowych Jacek Niemiec Instytut Fizyki Jądrowej PAN, Kraków.
Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 14 1/22 Podsumowanie W13 Źródła światła Promieniowanie przyspieszanych ładunków Promieniowanie synchrotronowe.
Wykład II.
Zakład Spektroskopii Mössbauerowskiej Akademia Pedagogiczna w Krakowie
Radioźródła pozagalaktyczne
Elementarne składniki materii
Efekt Landaua, Pomerańczuka, Migdała (LPM)
dr inż. Monika Lewandowska
PROMIENIOWANIE X, A ENERGETYCZNA STRUKTURA ATOMÓW
Rodzaje cząstek elementarnych i promieniowania
Podstawy radioterapii nowotworów
PRZEGLĄD WYNIKÓW OBSERWATORIUM MAGIC Dorota Sobczyńska Uniwersytet Łódzki
Projekt strategiczny finansowany przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju Narodowe Centrum Badań Jądrowych UDOSKONALENIE WYSOKOCZUŁEJ STACJI POMIAROWEJ DO.
Widma optyczne klasycznych radiogalaktyk
Detekcja cząstek rejestracja identyfikacja kinematyka.
Ewolucja Wszechświata
, Prawo Gaussa …i magnetycznego dla pola elektrycznego…
Podstawowe treści I części wykładu:
Fale elektromagnetyczne Opracowanie: A.Węgrzyniak M. Kundzierwicz
O świeceniu gwiazd neutronowych i czarnych dziur
E = Eelektronowa + Ewibracyjna + Erotacyjna + Ejądrowa + Etranslacyjna
Wprowadzenie do fizyki Mirosław Kozłowski rok akad. 2002/2003.
Egzotyczne nuklidy a historia kosmosu
Wprowadzenie do fizyki
Elementy teorii reaktorów jądrowych
Pulsary jako laboratoria gęstej materii
Niezwykłe efekty w pobliżu czarnych dziur. Czarna dziura: co to jest? Rozwiązanie sferycznie symetryczne (statyczne, Karl Schwarzschild 1916) Metryka:
z których jeden jest jądrem atomowym.
Dlaczego we Wszechświecie
Przemiany promieniotwórcze.
Dyfuzyjny mechanizm przyspieszania cząstek promieniowania kosmicznego: proste modyfikacje teorii Wykład 3.
Reakcje jądrowe Reakcja jądrowa – oddziaływania dwóch obiektów, z których przynajmniej jeden jest jądrem. W wyniku reakcji jądrowych powstają: Nowe jądra.
Informacja o lokalnym otoczeniu – atomowa zdolność rozdzielcza
Przemiany promieniotwórcze
Błyski gamma w atmosferze ziemskiej. Początek astronomii gamma niskobudżetowy program badawczy w 1959 r. monitorowanie przestrzegania uzgodnień porozumienia.
Promieniowanie Cieplne
Ćwiczenie: Dla fali o długości 500nm w próżni policzyć częstość (częstotliwość) drgań wektora E (B). GENERACJA I DETEKCJA FAL EM Fale radiowe Fale EM widzialne.
Historia Późnego Wszechświata
Dyfuzyjny mechanizm przyspieszania cząstek promieniowania kosmicznego Wykład 2.
Wczesny Wszechświat Krzysztof A. Meissner CERN
Introduction to accelerators Wstęp do fizyki akceleratorów
Promieniotwórczość naturalna
___________________________________________________________________________________________________________________________ 1. Wstęp1 Konferencja APES-IES-SEST.
Galaktyki eliptyczne i spiralne
Astronomia gwiazdowa i pozagalaktyczna II Wielkoskalowa struktura Wszechświata: od CMB do dzisiejszej struktury wielkoskalowej.
Promieniowanie jonizujące w środowisku
Treści multimedialne - kodowanie, przetwarzanie, prezentacja Odtwarzanie treści multimedialnych Andrzej Majkowski informatyka +
Fale elektroma-gnetyczne
Astronomia gwiazdowa i pozagalaktyczna II Wczesny Wszechświat:  pochodzenie barionów  kosmiczna nukleosynteza.
Treści multimedialne - kodowanie, przetwarzanie, prezentacja Odtwarzanie treści multimedialnych Andrzej Majkowski informatyka +
V LO Tarnów. 1. Promieniowanie gamma 2. Promieniowanie radiowe 3. Promieniowane alfa 4. Promieniowanie podczerwone 5. Promieniowanie beta 6. Promieniowanie.
Projekt „  of the Sky” Katarzyna Małek Centrum Fizyki Teoretycznej PAN.
Podstawy fizyki cząstek III Eksperymenty nieakceleratorowe Krzysztof Fiałkowski.
Rozpad . Q   0,5 MeV (rozpad  ) Q   2,5 MeV (rozpad  )
Promieniowanie Rentgenowskie
Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł /20111 W ł asno ś ci optyczne atom – cz ą steczka – kryszta ł R. Eisberg, R. Resnick, „Fizyka kwantowa…”
Podstawy fizyki cząstek III Eksperymenty nieakceleratorowe Krzysztof Fiałkowski.
Dlaczego boimy się promieniotwórczości?
Akceleratory Tomasz Maroszek Wydział Górnictwa i Geoinżynierii
FALE ELEKTROMAGNETYCZNE
Perspektywy detekcji fal grawitacyjnych Tomasz Bulik.
Wybrane zagadnienia technik doświadczalnych FWE
Nieliniowość trzeciego rzędu
Oddziaływania relatywistycznych jąder atomowych
Promieniowanie Słońca – naturalne (np. światło białe)
Optyczne metody badań materiałów
Zapis prezentacji:

Wstęp do Astrofizyki Wysokich Energii Wykład wprowadzający

Particle Flux ( m2 s sr GeV )-1 Widmo promieniowania kosmicznego (składowa jądrowa) 1 particle/m2 s Particle Flux ( m2 s sr GeV )-1 „Knee” 1 particle/m2 yr „Ankle” 1 particle/km2 yr 1 J  61018 eV Energy eV

Zakres wysokich energii E 2.5 Particle Flux Energy (eV)

SNR

Czarne Dziury

Pulsary

Mgławica Krab : : szerokopasmowe widmo obejmuje 20 dekad fotony  – detekcja w 9 dekadach ! 100 keV – 100 TeV IC: syn, opt, IR, micro, CMB COMPTEL EGRET SYN HEGRA CELESTE B=160 G Ee ~1015 eV

Kwazary

zaglądamy w bezpośrednie otoczenie centralnej czarnej dziury Takahashi et al. 2000 Mkn 421 SYN IC eV TeV keV TeV zaglądamy w bezpośrednie otoczenie centralnej czarnej dziury czas w dniach

Radioźródła

Słońce

f ~ r B SpectralEnergyDistribution: Energy emitted per log(E) interval Radio Infrared Visible light X-rays VHE gamma rays SpectralEnergyDistribution: Energy emitted per log(E) interval Stars B f ~ r Cosmic proton accelerators Cosmic electron accelerators Dust magnetic field adjusts relative height of peaks

Obserwacje astronomiczne obejmują bardzo szeroki zakres widma elektromagnetycznego z charakterystycznymi częstościami: 108 109 Hz – zakres radiowy 1011 Hz – daleka podczerwień 1014 Hz – bliska podczerwień 1015 Hz – zakres optyczny (1 eV) 1016 Hz – ultrafiolet 1018 Hz – promieniowanie rentgenowskie (keV) 1021 Hz – miękkie promieniowanie gamma (MeV) 1024 Hz – promieniowanie gamma (GeV) 1027 Hz – promieniowanie gamma wysokich energii (TeV) 1029 Astronomia wykorzystuje obserwacje promieniowania elektromagnetycznego obejmujące ponad 20 rzędów wielkości w zakresie energii (częstości) fotonów !

Okna astronomii gamma : LE lub MeV : 0.1 -100 MeV (0.1 -10 + 10 -100*) HE lub GeV : 0.1 -100 GeV (0.1 -10 + 10 -100*) VHE lub TeV : 0.1 -100 TeV (0.1 -10 + 10 -100*) UHE lub PeV : 0.1 -100 PeV EHE lub EeV : 0.1 -100 EeV są otwarte w zakresach MeV, GeV, i TeV: LE,HE – obserwacje z kosmosu VHE, .... - obserwacje z powierzchni ziemi actually this, so called "last window" covers 15 or more decayds more than in all other bands together (10^-6 to 10^6 eV) these bands are : ....... gamma-rays at all these energies interact effectively with mater with mean free path of about 100 g/cm^2, which is an order of magnitude shorter than the depth of our atmosphere. Therefore gamma-ray instruments should be located above the atmosphere, i.e. like X-ray astronomy gamma-ray astronomy is generaly is considered to be a part of space-based astronomy. However, if 1 m^2 area or les of X-ray detectors are quite adequate for studies of X-rays, due to the low gamma-ray statistics the detector area is the weakest aspect of ground-based gamma-ray astronomy. It is small allready at GeV energies, and certainly much smaller at TeV and higher energies. The solution ? Use the atmosphere as target. At very high energies gamma-rays are not simply absorbed but they lead to cascades which can be detected by ground-based detectors directly or through their Cherenkov light. The latter provides the lowest energy energy threshold, and it is not a surprise that all imporftant results in gamma-ray astronomy are obtained by Cherenkov detectors This activity started almost parallel with the first steps in X-ray astronomy in the sixties, but the success came much later * niewiele wyników naukowych

Podstawowe procesy promieniste w których biorą udział cząstki promieniowania kosmicznego Elektrony: - promieniowanie synchrotronowe („SYN”) odwrotne rozpraszanie Comptona („IC”) nietermiczny bremsstrahlung (zwykle nieistotny) Protony: - oddziaływania p-p piony fotony 

lat Promieniowanie synchrotronowe ("SYN") Hz emisja relatywistycznego elektronu "spiralującego" w polu magnetycznym Promieniowana energia jest "wypikowana" koło (B-4  B/[10-4 G]) Dla B-4=1 i E~ GeV -> 108 Hz TeV -> 1014 Hz PeV -> 1020 Hz Hz Czas wyświecania elektronu lat dla powyższych B i E, odpowiednio, ~106, ~103 i ~1 lat

lat Promieniowanie w odwrotnym rozpraszaniu Comptona ("IC") emisja relatywistycznego elektronu odbijającego fotony niskiej energii W zakresie Thompsona ( o  < mec2 , wyżej zakres K-N) Czas wyświecania elektronu (z Uo,-10 = Uo/[10-10 erg/cm3]) lat Energie rozpraszanych fotonów Przykładowo, dla rozpraszania fotonów CMB (o~10-4 eV) i Ee = 1 GeV, 1 TeV, 1 PeV mamy ' = 100 eV, 100 MeV, 100 TeV

Obiekty zainteresowania Astrofizyki Wysokich Energii neutron stars black holes NSXB BHXB accreting X-ray pulsars rotation powered pulsars milisecond pulsars plerions SNR cataclysmic variables microquasars Sgr A* stellar winds near O/B quasars balzars Syfert 1 Syfert 2 AGN MAS jets kpc-scale jets radio lobes hot spots in radio lobes GRB GRB afterglow soft gamma ray repeaters magnetars Solar protuberances interplanetary shock waves Earth magnetosphere CME cosmic rays high energy neutinos