The expected characteristics of the Cherenkov telescope TAIGA-IACT equipped with SiPM detectors

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Monte-Carlo modeling of effective area and count rate of the TAIGA-IACT Cherenkov gamma-ray telescope unit with an upgraded camera based on SiPM OnSemi MicroFJ-60035 detectors and optical filters SL 290-590 and SL 290-590 has been carried out. It has been shown that with the SL 290-590 filter the threshold detection energy of the telescope would be improved compared with its current PMT-based configuration and would reach about 0.4 TeV. With the narrow band UV filter SL 290-590 the estimated threshold would reach about 0.7 TeV, which is a reasonable value for a 10 m2 class IACT, especially because with a SiPM-based telescope it will be possible to carry out observations during moonlit nights and at twilight without a substantial increase of the threshold. One may conclude that an upgraded TAIGA-IACT unit will be an efficient instrument for studies of TeV-band gamma-ray emission of various cosmic objects.

Full Text

Restricted Access

About the authors

E. E. Kholupenko

Ioffe Institute

Author for correspondence.
Email: eugene@astro.ioffe.ru
Russian Federation, Saint Petersburg

A. M. Krasilschikov

Ioffe Institute

Email: eugene@astro.ioffe.ru
Russian Federation, Saint Petersburg

D. V. Badmaev

Ioffe Institute

Email: eugene@astro.ioffe.ru
Russian Federation, Saint Petersburg

A. A. Bogdanov

Ioffe Institute

Email: eugene@astro.ioffe.ru
Russian Federation, Saint Petersburg

References

  1. Буднев Н.М., Иванова А.Л., Калмыков Н.Н. и др. // Изв. РАН. Сер. физ. 2015. Т. 79. № 3. С. 430; Budnev N.M., Ivanova A.L., Kalmykov N.N. et al. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2015. V. 79. No. 3. P. 395.
  2. Астапов И.И., Барбашина Н.С., Богданов А.Г. и др. // Изв. РАН. Сер. физ. 2017. Т. 81. № 4. С. 495; Astapov I.I., Barbashina N.S., Bogdanov A.G. et al. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2017. V. 81. No. 4. P. 460.
  3. Бородин А.Н., Гребенюк В.М., Гринюк А.А. и др. // Изв. РАН. Сер. физ. 2019. T. 83. № 8. С. 1042; Borodin A.N., Grebenyuk V.M., Grinyuk A.A. et al. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2019. V. 83. No. 8. P. 945.
  4. Просин В.В., Астапов И.И., Безъязыков П.А. и др. // Изв. РАН. Сер. физ. 2021. T. 85. № 4. С. 525; Prosin V.V., Astapov I.I., Bezyazeekov P.A. et al. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2021. V. 85. No. 4. P. 395.
  5. Безъязыков П.А., Буднев Н.М., Гресс О.А. и др. // Изв. РАН. Сер. физ. 2019. T. 83. № 8. С. 1099; Bezyazeekov P.A., Budnev N.M., Chernykh D.O. et al. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2019. V. 83. No. 8. P. 998.
  6. Кузьмичев Л.А., Астапов И.И., Безъязыков П.А. и др. // Ядерн. физика. 2018. Т. 81. № 4. С. 469; Kuzmichev L.A., Astapov I.I., Bezyazeekov P.A. et al. // Phys. Atom. Nucl. 2018. V. 81. No. 4. P. 497.
  7. Bogdanov A.A., Tuboltsev Y.V., Chichagov Y.V. et al. // J. Phys. Conf. Ser. 2020. V. 1697. No. 1. Art. No. 012015.
  8. Богданов А.А., Тубольцев Ю.В., Чичагов Ю.В. и др. // ЖТФ. 2021. Т. 91. № 5. С. 821; Bogdanov A.A., Tubol’tsev Y.V., Chichagov Y.V. et al. // J. Tech. Phys. 2021. V. 66. No. 5. P. 699.
  9. Bogdanov A.A., Tuboltsev Y.V., Chichagov Y.V. et al. // J. Phys. Conf. Ser. 2021. V. 2103. No. 1. Art. No. 012026.
  10. Kuleshov D.O., Simonyan V.A., Bogdanov A.A. et al. // J. Phys. Conf. Ser. 2021. V. 2103. No. 1. Art. No. 012036.
  11. Bogdanov A.A., Repman G.A., Tubol’tsev Y.V. et al. // St. Petersburg State Polytechn. Univ. J. Phys. Math. 2023. V. 16. No. 1.2. P. 410.
  12. Bogdanov A.A., Kholupenko E.E., Tuboltsev Y.V., Chichagov Y.V. // Latv. J. Phys. Tech. Sci. 2020. V. 57. No. 1-2. P. 13.
  13. Антонов А.С., Богданов А.А., Красильщиков А.М., Холупенко Е.Е. // ЖТФ. 2021. Т. 91. № 11. С. 1601.
  14. Холупенко Е.Е., Красильщиков А.М., Бадмаев Д.В. и др. // ЖТФ. 2020. Т. 90. № 6. С. 925; Kholupenko E.E., Krassilchtchikov A.M., Badmaev D.V. et al. // Tech. Phys. 2020. V. 65. No. 6. P. 886.
  15. Холупенко Е.Е., Бадмаев Д.В., Антонов А.С. и др. // ЖТФ. 2021. Т. 91. № 12. С. 1930; Kholupenko E.E., Badmaev D.V., Antonov A.S. et al. // Tech. Phys. 2022. V. 67. No. 2. P. 80.
  16. Heck D., Knapp J., Capdevielle J.N. et al. CORSIKA: a Monte Carlo code to simulate extensive air showers. Karlsruhe: Forschungszentrum Karlsruhe GmbH, 1998.
  17. Leinert C., Bowyer S., Haikala L.K. et al. // Astron. Astrophys. Suppl. 1998. V. 127. P. 1.
  18. Benn C.R., Ellison S.L. // New Astron Rev. 1998. V. 42. No. 6—8. P. 503.
  19. Mikhalev A.V., Medvedeva I.V., Beletsky A.B., Kazimirovsky E.S. // J. Atmos. Sol-Terr. Phys. 2001. V. 63. No. 9. P. 865.
  20. Mirzoyan R., Lorenz E. // Int. Rep. HEGRA collaboration. MPI-PhE/94-35, 1994.
  21. Budnev N., Astapov I., Bezyazeekov P. et al. // J. Phys. Conf. Ser. 2016. V. 718. No. 5. Art. No. 052006.
  22. Забудько М.А. Спецификации фильтров SL 280-390 и SL 290-590. ФОТООПТИК, 2021.
  23. https://www.onsemi.com/pub/Collateral/MICROJ-SERIES-D.PDF.
  24. Alfaro R., Alvarez C., Alvarez J.D. et al. // Phys. Rev. D. 2017. V. 96. No. 12. P. 122001.
  25. Nigro C., Deil C., Zanin R. et al. // Astron. Astrophys. 2019. V. 625. Art. No. A10.
  26. Abeysekara A.U., Albert A., Alfaro R. et al. // Astrophys. J. 2019. V. 881. No. 2. P. 134.
  27. Tluczykont M., Budnev N., Astapov I. et al. // Proc. Magellan Workshop: Connecting Neutrino Physics and Astronomy, Deutsches Elektronen-Synchrotron, DESY: Magellan Workshop (Hamburg, 2016). P. 1.
  28. Knoetig M.L., Biland A., Bretz T. et al. // Proc. 33th ICRC. 2013. V. 33. P. 1132.
  29. Griffin S., VERITAS Collaboration // Proc. 34th ICRC. 2015. V. 34. P. 989.
  30. Guberman D., Cortina J., Garcia R. et al. // Proc. 34th ICRC. 2015. V. 34. P. 1237.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Dependences of the profiles on the wavelength: 1 - average spectrum of Cherenkov radiation from the SHAL caused by a gamma-quantum with an energy of 1 TeV, normalised by 100% at the maximum at a wavelength of ≈330 nm (curve of long dashes); 2 - an example of a specific realisation of the spectrum of the night sky background (normalised by 100% at the maximum at a wavelength of ≈557 nm) modelled by the Monte Carlo method (curve of short dashes); 3 - photon detection efficiency of OnSemi MicroFJ-60035 SiPM (solid curve); 4 - transmission coefficient of SL 290-590 filter (dashed curve); 5 - transmission coefficient of SL 280-390 filter (dashed curve with two dots)

Download (224KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Dependences of effective areas on the primary particle energy obtained by the Monte Carlo method are shown by symbols, the corresponding approximations - by curves. Squares and solid curve correspond to the results for gamma rays using the SL 290-590 filter. Rhombuses and dashed curve correspond to the results for CL protons when using the SL 290-590 filter. The upward pointing triangles and the dashed curve correspond to the results for gamma rays when using the SL 280-390 filter. The triangles pointing downwards and the dashed curve correspond to the results for CL protons using the SL 280-390 filter

Download (154KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».