Eksperimentalne metode in detektorji v astrofiziki visokih energij

• osvojitev metod opazovanja in identifikacije kozmičnih delcev, ter analize in interpretacije podatkov v poskusih na področju astrofizike osnovnih delcev;
• priprava študentov za uspešno vključitev v eksperimentalne skupine, ki delujejo na sedanjih poskusih ali pripravljajo bodoče eksperimente.

/

• Detektorji delcev na balonih in satelitih (AMS-02, Fermi-LAT). Sledenje, kalorimetrija, identifikacija delcev. Parametri in rezultati.
• Plazovi sekundarnih delcev. Elektromagnetni in hadronski plazovi. Hadronske interakcije. Naravni kalorimetri (zrak, led, ...) in njihove lastnosti.
• Detektorji kozmičnih žarkov. Pierre Auger, Telescope Array. Talni detektorji. Detektorji fluorescence. Hibridno odkrivanje. Rezultati ob smereh prihoda, energijskem spektru, delčni sestave. R&D odkrivanja z uporabo radijskih valovih.
• Detektorji gama žarkov zelo visokih energij. Teleskopi za zaznavanje Čerenkove svetlobe v atmosferi (IACTs). Polja IACT: H.E.S.S., MAGIC, VERITAS. Učinkovitost in rezultati. Observatorji Cherenkov Telescope Array: postavitev, pričakovani parametri, cilji.
• Drugi tipi detektorjev VHE gama žarkov. Rezultati (Milagro, ARGO, HAWC, LHAASO) in perspektivne (SWGO).
• Detektorji astrofizikalnih VHE nevtrinov. Nevtrinski teleskop IceCube. Novi detektorji KM3NeT, Baikal- GVD.
• Detektorji gravitacijskih valov. Interferometri. LIGO, VIRGO.
• Večglasniški pristopi, sinergije, omrežja.

Študenti bodo osvojili pojme in koncepte:
- vire sistematičnih napak in ključnih
parametrov (občutljivost, razpon energij, energijska in kotna ločljivost, sprejemljivost, ciklus itd.) sodobnih poskusov na področju astrofizike osnovnih delcev, omejitve teh poskusov ter metode in tehnike izboljšanja karakteristik detektorjev;
- oceno kvalitete meritev in interpretacije podatkov sodobnih poskusov v astrofiziki osnovnih delcev.

Temeljna:

• T. Stanev, High energy cosmic rays, Springer, 2009. Katalog
• A. De Angelis, M.J.M. Pimenta, Introduction to Particle and Astroparticle Physics. Undergraduate Lecture Notes in Physics. Springer, Milano, 2015. Katalog

Dodatna:

Knjige:
* K. Kleinknecht, Detectors for particle radiation, Cambridge University Press, 1986. Katalog
* T. K. Gaisser, Cosmic rays and particle physics, Cambridge University Press, 1990. Katalog
* M. S. Longair, High energy astrophysics, Cambridge University Press, 2011. Katalog E-gradivo

Članki:
* Pierre Auger Collaboration, Properties and performance of the prototype instrument for the Pierre Auger Observatory, NIM A523 (2004), pages 50-95. https://doi.org/10.1016/j.nima.2003.12.012 E-gradivo
* CTA Consortium, Design concepts for the Cherenkov Telescope Array CTA : an advanced facility for ground-based high-energy gamma-ray astronomy, Exp. astronomy, 32 (2013), pages 193-316. https://doi.org/10.1007/s10686-011-9247-0 E-gradivo
* K. Louedec, Atmospheric effects in astroparticle physics experiments and the chal-lenge of ever greater precision in measurements, Astropart. Physics, 60 (2015), 54-71. https://doi.org/10.1016/j.astropartphys.2014.05.011 E-gradivo
* T. K. Gaisser and Francis Halzen, IceCube, Ann. Rev. of Nucl. & Part. Sci, 64 (2014) 101. https://doi.org/10.1146/annurev-nucl-102313-025321 E-gradivo
* K. Riles, Gravitational Waves: Sources, Detectors and Searches, PPNP 68 (2013) 1-54. https://doi.org/10.48550/arXiv.1209.0667 E-gradivo

• seminarska naloga
• predstavitev

Dr. Sergey Vorobyev je izredni profesor za področje fizike na Univerzi v Novi Gorici.

Izbrane objave / selected publications:
1. LUNDQUIST, J. P., VOROBIOV, S., et al., Combined fit of spectrum and composition for FR0 radio- galaxy-emitted ultra-high energy cosmic rays with resulting secondary photons and neutrinos. The Astrophysical journal, ISSN 1538-4357, 2025, v. 978, no. 1, 20, 1-20.
[COBISS.SI-ID 221024771].
2. ABREU, P., VOROBIOV, Serguei, et al., Pierre Auger Collaboration, Search for photons above
1019 eV with the surface detector of the Pierre Auger Observatory. Journal of cosmology and astroparticle physics, May 2023, vol. 2023, no. 5, 021, pp. 1-24, ISSN 1475-7516,
[COBISS.SI-ID 161596675].

1. MERTEN, L., VOROBIOV, S., et al., Scrutinizing FR 0 radio galaxies as ultra-high-energy cosmic ray source candidates. Astroparticle Physics, ISSN 0927-6505, 2021, v. 128, 1-22. [COBISS.SI-ID
   50457091].
2. AAB, A., VOROBIOV, Serguei, et al., Pierre Auger Collaboration. Observation of a large-scale anisotropy in the arrival directions of cosmic rays above 8×1018 eV. Science, ISSN 0036-
   8075, sep. 2017, vol. 357, iss. 6357, pp. 1266-1270, [COBISS.SI-ID 4921595].
3. SCHWANKE, U., VOROBIOV, Serguei, et al., A versatile digital camera trigger for telescope in the Cherenkov Telescope Array. Nuclear instruments and methods in physics research. Section A, ISSN 0168- 9002, 2015, vol. 782, pp. 92-103, [COBISS.SI-ID 3758075].