Gamma-ray astronomy from 10 to 100 GeV

Summary

A recently completed Monte Carlo calculation of the light distributions from air showers initiated by protons and by gamma-rays in the (10÷1000) GeV region suggests a significant difference in the two types of showers at the lowest energies. At the same time, it shows that there is sufficient light generated by gamma-ray primaries of energy as low as 20 GeV to give an effective detection area of about 1000 m². By exploiting the differences between the two types of showers, an atmospheric čerenkov experiment can be devised such that the flux sensitivity for (10÷100) GeV gamma-rays may be 10÷30 times less than that which would be expected by extrapolating from higher energies by using conventional techniques (e.g. by increasing the mirror area). One detector system which would effectively exploit this feature is described.

Riassunto

Un calcolo di Montecarlo reoentemente completato della distribuzione della luce da sciami d’aria iniziati da protoni e da raggi gamma nella regione (10÷1000) GeV suggerisce una differenza significativa nei due tipi di sciami alle energie più basse. Allo stesso tempo, mostra che c’è luce sufficiente generata da primari di raggi gamma di energia a circa 20 GeV per dare un’area efficace di rivelazione di circa 1000 m². Utilizzando la differenza tra i due tipi di sciami, si puÒ concepire un esperimento atmosferico di čerenkov tale che la sensibilità di flusso per raggi gamma di (10÷100) GeV puÒ essere da 10 a 30 volte più bassa di quanto ci si aspetterebbe estrapolando da energie più alte usando tecniche convenzionali (per esempio, aumentando l’area dello specchio). Si descrive un sistema di rivelazione che sfrutterebbe effettivamente questo comportamento.

РЕУМЕ

НЕДАВНО пРОВЕДЕННОЕ ВыЧИслЕНИЕ, ИспОльжУ ь МЕтОД МОНтЕ-кАРлО, РАс пРЕДЕлЕНИИ ИжлУЧЕНИ ь Иж ВОжДУшНых лИВНЕИ, ОБРАжОВАННых пРОтОН АМИ И гАММАкВ ВОжДУшНых лИВНЕИ, ОБР АжОВАННых пРОтОНАМИ И гАММАкВАНтАМИ гАММАкВАНтАМИ В ОБлАстИ (10 /1000) ЁгЁВ, пРЕДп ОлАгАЕт сУЩЕстВЕННО Е РАжлИЧИЕ МЕжДУ ДВУМь тИпАМИ лИВНЕИ п РИ ОЧЕНь НИжкИх ЁНЕРг Иьх. В тО жЕ ВРЕМь ВыЧИслЕНИЕ пОк АжыВАЕт, ЧтО сУЩЕстВУ Ет жАМЕтНОЕ ИжлУЧЕНИ Е, ОБРАжОВАННОЕ гАММА-кВАНтАМИ с НАЧАльНОИ ИжлУЧЕНИЕ, ОБРАжОВАН НОЕ гАММА-кВАНтАМИ с Н АЧАльНОИ ЁНЕРгИЕИ НИжЕ 20 гЁВ, кОт ОРОЕ сОжДАЕт жФФЕктИ ВНУУ ОБлАсть ДЕтЕктИРОВА НИь пОРьДкА 1000 М2. ИспОльжУь РАжлИЧИь МЕжДУ ДВУМь тИпАМИ лИВНЕИ, АтМОсФЕРНыИ ЧЕРЕхкОВскИИ ЁкспЕР ИМЕНт МОжЕт Быть РАжР АБОтАН тАкИМ ОБРАжОМ, ЧтО ЧУВстВИт ЕльНОсть пО пОтОкУ Дль гАММА-кВ АНтОВ В ОБлАстИ (10–100) гЁВ М ОжЕт Быть В (10/30) РАж МЕНьшЕ, ЧЕМ ОжИДАЕтсь пРИ ЁкстРА пОльцИИ Иж ОБлАстИ Вы сОкИх ЁНЕРгИИ с пОМОЩ ьУ ОБыЧНОИ тЕхНИ Иж ОБлАстИ ВысОкИх ЁН ЕРгИИ с пОМОЩьУ ОБыЧН ОИ тЕхНИкИ. ОпИсыВАЕт сь сИстЕМА ДЕтЕктОРО В, кОтОРАь ЁФФЕктИВНО ОпИсыВАЕтсь сИстЕМА ДЕтЕктОРОВ, кОтОРАь Ё ФФЕктИВНО ИспОльжУЕт ЁтУ ОсОБЕ ННОсть.