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.