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.
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
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INSTITUTE OF HIGH ENERGY PHYSICS (IHEP), CHINESE ACADEMY OF SCIENCES
Tianwei bao, Junying Chai, Yongwei Dong, Minnan Kong, Siwei Kong, Lu Li, Jiangtao Liu, Xin Liu, Haoli Shi, Liming Song, Jianchao Sun, Ruijie Wang, Xing Wen, Bobing Wu, Hanhui Xu, Laiyu Zhang, Li Zhang, Shuangnan Zhang, Xiaofeng Zhang, Yongjie Zhang
Address: Yuquan Rd. 19B, Shijingshan district, Beijing
Phone: +86-10-88236415
Email: -
DPNC, UNIVERSITY OF GENEVA, GENEVA, SWITZERLAND
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PAUL SCHERRER INSTITUT, VILLIGEN, SWITZERLAND
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ISDC DATA CENTER FOR ASTROPHYSICS, UNIVERSITY OF GENEVA, GENEVA, SWITZERLAND
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NATIONAL CENTRE FOR NUCLEAR RESEARCH, SWIERK, POLAND
Publications
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Gamma-Ray Polarimetry of the Crab Pulsar Observed by POLAR
Hancheng LI et al.
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society stac522 (2022) [arXiv]
-
Polarization measurements of the Crab Pulsar with POLAR
Hancheng LI
Proceedings of Science - 37th International Cosmic Ray Conference (ICRC2021) 395 (585) (2021)
-
The POLAR gamma-ray burst polarization catalog
Merlin KOLE et al.
Astronomy & Astrophysics (2020) [arXiv]
-
Phase-resolved gamma-ray spectroscopy of the Crab pulsar observed by POLAR
Hancheng LI et al.
Journal of High Energy Astrophysics 24 12-22 (2019) [arXiv] -
Time-resolved GRB polarization with POLAR and GBM, Simultaneous spectral and polarization analysis with synchrotron emission
J. Michael BURGESS et al.
Astronomy & Astrophysics 627 (A105) (2019) [arXiv] -
Detailed polarization measurements of the prompt emission of five gamma-ray bursts
Shuang-Nan ZHANG et al.
Nature Astronomy 3 (3) 258-264 (2019) [arXiv]
-
In-orbit instrument performance study and calibration for POLAR polarization measurements
Zhengheng LI et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research 900 8-24 (2018) [arXiv] -
Design and construction of the POLAR detector
Nicolas PRODUIT et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research 877 259-268 (2018) [arXiv]
-
Instrument performance and simulation verification of the POLAR detector
Merlin KOLE et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research 872 28-40 (2017) [arXiv]