Detectando las partículas más energéticas del Universo Luis Villaseñor IFM-UMSH IFM UMSNH 25 de abril de 2008.

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1 Detectando las partículas más energéticas del Universo Luis Villaseñor IFM-UMSH IFM UMSNH 25 de abril de 2008

2 R.López Victor Hess, 1912 Ascensos en globo a 5500 m. Electroscopio -->Descubrimiento Pierre Auger, 1938, Cascadas Atmosféricas Extendidas Descubrimiento

3 Flujo de rayos cósmicos vs. Energía Ultraenergéticos una partícula por siglo por km 2 Muchas preguntas abiertas 10 ordenes de magnitud en E y 32 en flujo! E structuras : ~ 3 – 5 10 15 eV: “Rodilla” Cambio de fuente? ~ 3 10 18 eV: “Talón” transición galacticos – extragalaticos? cambio en composición?

4 Fuentes de RCs dentro de nuestra Galaxia El Sol Viento Solar Bajas Energías < 10 GeV Auroras boreales Supernovas - Emiten partículas - Capaces de acelerar partículas hasta 10 15 eV. Vientos estelares, Llamaradas, Emisiones de masa coronal Energía en eV10 10 0 10 15 10 11 m 2 s 1 m 2 año 1 Frecuencia Cascadas no llegan al suelo

5 HESS, MAGIC, VERITAS, etc. HAWC (Milagro) cerca de Puebla con participación de la UMSNH HEGRA y otros han visto  0    ! Cas A, SN 1006

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7 RADIACION COSMICA DE MICROONDAS El fondo de radiación cósmica de microondas, descubierto en 1964, causa que el espacio interestelar no sea transparente a los rayos de alta energía “Efecto GZK”. Arnulfo Zepeda

8 NGC 3277 sin AGNNGC 5548 con AGN AGN occur in something like 1 per cent of all galaxies

9 A mayores energías no se sabía mucho.. Hasta hace unas semanas

10 Centaurus A is the nearest active galaxy at 3.84 ± 0.35 Mpc. It contains an active galactic nucleus (AGN) with recent mass estimates of the central black hole in the range of 10 8 M (Marconi et al. 2001; Silge et al. 2005)‏ Chandra: Kraft et al. 2001 Helmut Steinle, Chin. J. Astron. Astrophys. Vol. 6 (2006), Suppl. 1, 106–113

11 M87 HST 50 million light-years away masa dentro de un radio de 32 kpc dekpc 2,6 ± 0.3 x 1012 masas solaresmasas solares Jet se estiende 5,000 light-years

12 AGN a 13 millones de años-luz en la constelación Circinus. Tomada por el telescopio Hubble

13 Colisiones de Galaxias?

14 Annihilation of WIMPzillas or other Possible sources of UHECRs near Normal galaxies are ruled out Connection of UHECR & Dark matter ruled out?

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16 Extensive Air Showers Earth Atmosphere used as acalorimeter

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24 EAS-UAP Array (19º N, 90ºW, 800 g/cm 2 ) Goal: Study energy spectrum, arrival direction and compositión of CRs around the knee: from 10 14 - 10 16 eV.  Area: 4000 m^2  10 Liquid Scintillator Detectors (Bicron BC-517H)‏  5 Water Cherenkov Detectors PMT Electron tubes 9353 K PMT EMI 9030A

25 2200m a.s.l., 800 g/cm2. Located at Campus Universidad Autonoma de Puebla Hybrid: Liquid Scintillator Detectors and water Cherenkov Detectors Energy range 10^14- 10^16 eV

26 EAS-UAP Control Room Home-made DAQ electronics under construction

27 Diseño de tarjetas electrónicas auxiliares Para digitalizar las señales analógicas proporcionadas por los tanques detectores utilizamos el convertidor analógico AD9214BRSZ-105, los cuales operan hasta 100MSPS. Para el diseño de los circuitos se uso Protel. interface

28 Sistema electrónico de adquisición, proporcionado el arreglo Experimental Internacional AUGER de Argentina. Cuenta con un sistema de conversión analógico a digital a 40 MHz

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30 The Pierre Auger Project A new cosmic ray observatory designed for a high statistics study of the The Highest Energy Cosmic Rays Using Two Large Air Shower Detectors Mendoza, Argentina (construction underway)‏ Colorado, USA (in planning)‏

31 Science Objectives  Cosmic ray spectrum above 10 19 eV Shape of the spectrum in the region of the GZK feature  Arrival direction distribution Search for departure from isotropy – point sources  Composition Light or heavy nuclei, photons, neutrinos, exotics(?)‏ Design Features  High statistics (aperture >7000 km 2 sr above 10 19 eV in each hemisphere)  Full sky coverage with uniform exposure  Hybrid configuration –surface array with fluorescence detector coverage

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33 1438 deployed 1400 filled 1364 taking data 090707 ~ 85% All 4 fluorescence buildings complete, each with 6 telescopes 1st 4-fold on 20 May 2007 AIM: 1600 tanks HYBRID DETECTOR Pierre Auger South Observatory 3000 km 2

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35 20 May 2007 E ~ 10 19 eV First hybrid qudriple event! Signal in all four FD detectors and 15 SD stations! First 4-fold hybrid on 20 May 2007

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37 2 Tarjetas por plano. Puerto Paralelo (USB) ~ 50 KB/s

38 M.-P. Véron-Cetty, P. Véron, Astron. Astrophys. 455, 773(2006). 694 active galaxies with distances smaller than 100 Mpc IT MAY BE INCOMPLETE circles of radius 3.1° around arrival directions of the 27 cosmic rays with E > 57 EeV. The positions of the 472 AGN (318 in the field of view of the Observatory) with redshift z < 0.018 (D < 75 Mpc) from the 12th edition of the catalog of quasars and active nuclei are indicated by red asterisks. Centaurus A 27 eventos Con E > 57 EeV

39 EUSO (Extreme Universe Space Observatory) Seeing the shower profile from 400 km by fluorescence. Prototype detector on ISS (2008?) :  250,000 pixels  60° f.o.v. @ 400 km  170,000 km 2  0.8x0.8 km 2 /pixel  10% duty cycle M.Boratav – LPNHE Université Paris VI

40 Futuro para el Proyecto Auger Completar Auger-Sur en ~ 6 meses y seguir tomando datos por varios años Iniciar la construcción de Extensiones de Auger-Sur : –HEAT: Telescopio de Fluorescencia de Alta Elevación (to 60°)‏ –AMIGA Arreglo de Superficio más denso con detectores de muones (UMSNH-Conacyt)‏ Someter propuesta para Auger-Norte antes de un año