Xin Wu

POLAR

UN DÉTÉcteur compact pour la mesure de polarisation des sursauts gammas

56 ans après leur découverte (satellites Vela 1960), les sursauts gamma (GRB) sont encore pleins de mystères. Le mécanisme de production de ces explosions très intenses dans l'univers est encore inconnu. Pour valider ou exclure les modèles existants quant à leur création, une mesure précise de la polarisation du GRB est une contribution importante. Mais mesurer de manière convaincante la polarisation des GRB est un défi expérimental difficile, car les GRB sont des événements rares qui se produisent à des endroits et à des moments aléatoires dans l'univers. Ainsi, les détecteurs à usage général existants ne peuvent pas mesurer correctement la polarisation et les résultats existants sont souvent imprécis et controversés.
La conception du détecteur POLAR est un polarimètre dédié:

  • L'effet de diffusion Compton est utilisé pour mesurer la polarisation des photons entrants.
  • POLAR ne tente pas de faire une localisation précise du GRB dans le ciel. Cela simplifie grandement la conception du détecteur. Actuellement, des satellites à usage spécial comme SWIFT peuvent fournir ces informations immédiatement. De nombreux futurs satellites auront des capacités similaires. Pour compléter cela, POLAR peut localiser approximativement les GRB forts de manière indépendante et avec une précision suffisante pour une mesure autonome.
POLAR flight spare passing the thermal balance tests in Shanghai
POLAR FMS in display at Beijing science museum
Modèle de vol de POLAR juste avant d'être définitivement fermé dans la salle blanche du DPNC
POLAR attached mounting to Tiangong2
POLAR attaché à Tiangong2 juste avant de fermer la coiffe
Salle de contrôle, POLAR peut être vu volant dans l'espace sur l'écran à droite
Lancement de Tiangong2
Première image déclassifiée de Tiangong2, POLAR est boulonné sur Tg2
RAW photon rate of POLAR
RAW cosmic rate of POLAR
Paused

Le détecteur POLAR

La conception du détecteur POLAR est basée sur les exigences suivantes:

  • Un instrument simple et compact qui:
    • repose sur une position et un spectre du GRB donnés,
    • ou fournit une estimation brute en cas d'observation autonome.
  • Dédié uniquement aux observations GRB, nécessite donc:
    • une grande surface efficace,
    • un facteur de modulation important,
    • un champ de vision large.
  • La gamme d'énergie pour les photons entrants doit couvrir 50 keV à 500 keV, une région où l'effet de diffusion Compton est dominant.

Ces exigences conduisent à la conception de base de POLAR:

  • 1600 barres scintillantes forment un réseau uniforme de 40x40
  • Des scintillateurs en plastique légers, rapides et à faible Z sont utilisés, optimisés pour la diffusion Compton
  • La taille du scintillateur de 6x6x200 mm correspond au photomultiplicateur MAPM8500 de Hamamatsu choisi pour la lecture des signaux
  • Un blindage passif sera utilisé pour protéger POLAR contre les rayons cosmiques à faible énergie
  • L'électronique de lecture principale sera logée sous la cible de détection (volume sensitif)
  • La cible de détection atteint:
    • une surface effective de 400 cm2,
    • un facteur de modulation d'environ 35%,
    • et un champ de vision couvrant environ un tiers du ciel.

La collaboration POLAR

Publications

Courbes de lumière des sursauts gamma détectés par POLAR