Cherenkov Telescope Array: differenze tra le versioni

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== Telescopi Cherenkov - Osservazioni gamma da terra ==

[[File:Cherenkov Telescope Array 20140524 14.jpg|thumb|Modello dell'antenna di dimensioni medie a Berlino]]

I fotoni gamma di alta e altissima energia (superiore a qualche decina di [[Elettronvolt|GeV]]) provenienti dallo spazio profondo possono attraversare senza problemi tutta la nostra galassia ma, una volta penetrati nell'atmosfera terrestre, sono “costretti” ad interagire con gli atomi e le molecole che trovano sul loro cammino. L'interazione dà origine ad uno [[sciame di particelle]] che si propaga attorno alla direzione di provenienza del fotone gamma primario. Le particelle dello sciame sono in gran parte elettroni e positroni molto energetici che si muovono con velocità superiore alla velocità di propagazione della luce nello stesso mezzo (la [[velocità della luce]] è una costante nel vuoto ma, nei mezzi materiali, dipende dall'indice di rifrazione del mezzo). Questa differenza positiva di velocità provoca l'emissione di un brevissimo lampo di luce bluastra, detta [[Effetto Čerenkov|radiazione Čerenkov]] dal nome del fisico russo [[Pavel Alekseevič Čerenkov|Pavel Čerenkov]], premio Nobel nel 1958, che per primo la osservò negli acceleratori.

L'emissione di [[Effetto Čerenkov|radiazione Čerenkov]] è massima laddove il numero di particelle di sciame è più elevato; nell'atmosfera terrestre (basso [[indice di rifrazione]]) e per [[Fotone|fotoni]] primari gamma di altissima energia ciò avviene ad una altitudine di circa {{M|10|u=km}} dal suolo; la radiazione si apre in un cono di circa 1.2° attorno alla direzione di avanzamento dello sciame e illumina a terra un'area dell'ordine di {{M|120|u=m}} di raggio: così, utilizzando telescopi con sensori veloci e normali specchi parabolici posti all'interno di quest'area, di notte è possibile rivelare a terra la luce Čerenkov e, studiandone i dettagli, ricostruire la direzione di arrivo dei [[Fotone|fotoni]] gamma primari.

[[File:Cerenkov 1.jpg|left|thumb|upright=0.6|{{chiarire|.| legenda?}}]]

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In questo modo l'atmosfera terrestre diventa un enorme rivelatore di raggi gamma di alta energia.

Bisogna notare che lo stesso effetto viene registrato nel caso dell'interazione dei protoni dei [[raggi cosmici]] con l'atmosfera. Fortunatamente, le caratteristiche dei lampi Čerenkov prodotti dai protoni e dai fotoni sono diverse e ciò rende possibile distinguere i fotoni dai molto più frequenti protoni.

I lampi Čerenkov durano soltanto pochi nanosecondi e, se derivanti da raggi gamma di energia {{M|1|ul=TeV}}, emettono un flusso di circa 100 [[Fotone|fotoni]]/m². Questi lampi hanno un'emissione compresa tra il blu e il vicino ultravioletto e possono essere osservati solo da grandi telescopi in grado di differenziare il flusso da essi prodotto dal fondo diffuso dall'atmosfera. Dato che quest'ultimo in una notte di luna nuova tra i {{M|350|u=nm}} ed i {{M|450|u=nm}} è di 1012 [[Fotone|fotoni]] m⁻² s⁻¹ sr e tenendo conto del fatto che l'angolo sotteso dai lampi Čerenkov è di poco più di 1°, questi telescopi devono avere un piccolo campo di vista e tempi d'integrazione paragonabili ai [[Nanosecondo|nanosecondi]] di durata dei flash. In questo modo, però, è possibile ottenere un fondo di soli 1-2 fotoni/m², una quantità di molto inferiore al flusso prodotto dai flash Čerenkov.

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* grandi ('''LST''', '''Large Sized Telescope'''), con diametro dello specchio parabolico dell'ordine dei 23 [[metro|m]], frutto di una collaborazione tra dieci paesi: Brasile, Croazia, Francia, Germania, Giappone, India, Italia, Polonia, Spagna e Svezia.

* medi ('''MST''', '''Medium Sized Telescope'''), il cui specchio parabolico ha un diametro dell'ordine dei 12 &nbsp;m. L'MST vero e proprio ha una parabola del diametro di 11,5&nbsp;m, con lunghezza focale di 16&nbsp;m e costituito da 90 specchi esagonali. Questo progetto è una collaborazione tra Austria, Brasile, Francia, Germania, Italia, Polonia, Spagna e Svizzera. Dispone di due strumenti: "NectarCAM" costituita da 265 moduli, a loro volta fatti da 7 foto-rivelatori, e "FlashCAM" costituito da 12 ''tubi fotomoltiplicatori'' uniti in un ''piano rilevatore di fotoni''.<ref>{{cita web|url=https://www.cta-observatory.org/project/technology/mst/|titolo=Medium-Sized Telescope|lingua=en}}</ref> Un'alternativa è lo '''[[Schwarzschild-Couder Telescope]]''' (SCT), progetto statunitense con collaborazioni italiane, tedesche, giapponesi e messicane, dotato di un'ottica a due specchi entrambi [[ottica attiva|attivi]]. Dispone di un'alta risoluzione angolare, merito dei "fotomoltiplicatori al silicio" con un campo di vista di 8°.<ref>{{cita web|url=https://www.cta-observatory.org/project/technology/sct/|titolo=Schwarzschild-Couder Telescope|lingua=en}}</ref> Nel gennaio [[2019]] è stato inaugurato il primo prototipo di [[Schwarzschild-Couder Telescope|SCT]] presso l'[[Osservatorio Whipple]] e le due superfici riflettenti sono costituite rispettivamente da 48 e 24 specchi.<ref>{{cita web|url=http://home.infn.it/it/comunicazione/news/3367-inaugurato-in-arizona-il-prototipo-psct-del-grande-progetto-cta|titolo=INAUGURATO IN ARIZONA IL PROTOTIPO PSCT DEL GRANDE PROGETTO CTA|data=18 gennaio 2019|accesso=11 luglio 2019|dataarchivio=11 luglio 2019|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20190711084825/http://home.infn.it/it/comunicazione/news/3367-inaugurato-in-arizona-il-prototipo-psct-del-grande-progetto-cta|urlmorto=sì}}</ref>

* piccoli ('''SST''', '''Small-Sized Telescope''') con diametro dello specchio parabolico fino a 4&nbsp;m. Per lo Small Sized Telescope ci sono tre diversi progetti. L''''SST-1M''', deriva dal MST, con un solo specchio segmentato di 4&nbsp;m, il cui progetto è una collaborazione tra Irlanda, Polonia, Repubblica Ceca, Svizzera e Ucraina. Ad esso si aggiungono il progetto '''ASTRI''' italiano, con collaborazione brasiliana e sudafricana, e il '''GCT''', da Australia, Francia, Germania, Giappone, Olanda e Regno Unito. Questi due presentano un'ottica Schwarzschild-Couder con specchio secondario monolitico e lo specchio primario del GCT è composto da 6 sezioni circolari, al posto dei 18 esagonali su ASTRI e SST-1M. Nel maggio [[2018]] è stato deciso che i tre progetti verranno uniti convergendosi in uno solo e nel giugno 2019 è stato scelto che convergeranno nel progetto [[ASTRI]].<ref>{{cita web|url=https://www.cta-observatory.org/project/technology/sst/|titolo=Small-Sized Telescope|lingua=en}}</ref>

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Il progetto CTA è uno sforzo di tutta la comunità astrofisica mondiale. Il consorzio CTA coinvolge 1000 scienziati di 25 diversi Paesi: Argentina, Armenia, Austria, Brasile, Bulgaria, Croazia, Finlandia, Francia, Germania, Giappone, Grecia, India, Irlanda, Italia, Namibia, Paesi Bassi, Polonia, Repubblica Ceca, Slovenia, Spagna, Sud Africa, Svezia, Svizzera, UK e USA.

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=== Costruzione ===

Il progetto si divide nel centro settentrionale al [[Osservatorio del Roque de los Muchachos|Roque de los Muchachos]] (dotato di 4 LST, 15 MST) e nel centro meridionale in Cile, a meno di 10&nbsp;km da [[Osservatorio del Paranal|Cerro Paranal]], che coprirà un'area di circa 4&nbsp;kmq (dotato di 4 LST, 25 MST, 70 SST).<ref>{{cita web|url=https://www.cta-observatory.org/about/array-locations/la-palma/|titolo=Northern Hemisphere Array|lingua=en|accesso=22 gennaio 2019|dataarchivio=28 luglio 2017|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20170728164836/https://www.cta-observatory.org/about/array-locations/la-palma/|urlmorto=sì}}</ref><ref>{{cita web|url=https://www.cta-observatory.org/about/array-locations/chile/|titolo=Southern Hemisphere Array|lingua=en|accesso=22 gennaio 2019|dataarchivio=28 luglio 2017|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20170728165206/https://www.cta-observatory.org/about/array-locations/chile/|urlmorto=sì}}</ref>

A ottobre 2018 è stato inaugurato a [[La Palma]] il primo LST.<ref>{{cita web|url=https://www.cta-observatory.org/lst-1_inauguration/|titolo=LST-1 Inauguration: 10 October 2018, La Palma|lingua=en}}</ref> È in programma di presentare nel 2019 i piani di costruzione, mentre si prevede che i due centri saranno operativi dal 2025.<ref>{{cita web|url=https://www.cta-observatory.org/building-cta-project-office-update-dec2018/|titolo=Building CTA: December 2018 Project Office Update|lingua=en}}</ref><ref>{{cita web|url=https://www.cta-observatory.org/project/status/|titolo=Current progress toward construction and the first telescopes on site|lingua=en}}</ref>