Μετρητές Νετρονίων και ιαστηµικό Περιβάλλον:

Transcript

1 Μετρητές Νετρονίων και ιαστηµικό Περιβάλλον: Παρόν και Μέλλον E. Χριστοπούλου Μαυροµιχαλάκη Αν. Καθ. Τµήµατος Φυσικής Websites: Τµήµα Φυσικής

2 Επισκόπηση 1.Εισαγωγή α.κοσµικήακτινοβολία β. ιαστηµικόπεριβάλλον γ.ατµοσφαιρικοίκαταιγισµοί 2.ΜετρητέςΝετρονίων α. Χαρακτηριστικά Μετρητών Νετρονίων β. Σταθµός Κοσµικής Ακτινοβολίας Πανεπιστηµίου Αθηνών γ. ίκτυα Μετρητών Νετρονίων 3.Εφαρµογές α. Σήµα Έγκυρης Προειδοποίησης Άφιξης Πρωτονικών Ροών β. Μοντελοποίηση Παραµέτρων Επίγειων Επαυξήσεων γ. Ανάλυση Μειώσεων Forbush δ. Βάση Πρωτονικών Γεγονότων 4.Μέλλον α. Υπολογισµός Επιπτώσεων Κοσµικής Ακτινοβολίας στο ανθρωπογενές περιβάλλον β.κοσµοκλιµατολογία

3 Γαλαξιακές Κοσµικές Ακτίνες ΚοσµικήΑκτινοβολία σωµάτια υψηλών ενεργειών (10 6 ev - 10 που προέρχονται από εξωγήινες πηγές Ηλιακές Κοσµικές Ακτίνες ev ) 21 ev Ανώµαλες Κοσµικές Ακτίνες Είναι οι πιο ενεργητικές πηγές: εκτός του ηλιακού συστήµατος Σύσταση: κυρίως πρωτόνια, πυρήνες He (~7%-10%) καικάποιοι βαρύτεροι πυρήνες (~1%) Σχετικιστικά σωµάτια (1MeV - 20GeV) Πηγήτουςείναιοήλιος Σύσταση: κυρίως πρωτόνια, πυρήνες He (~10%) καικάποιοι βαρύτεροι πυρήνες (<1%) Πηγή: διαπλανητικός χώροςπέρααπότην ηλιόπαυση Σύσταση: κυρίως He, πρωτόνια, C, O (περισσότερο από ό,τι C)

4 Γέννηση ιαφυγή Επιτάχυνση Ηζωή ενός κοσµικού σωµατιδίου Κίνηση µέσα στο Γαλαξία Αλληλεπίδραση µε τον Ηλιακό άνεµο Αλληλεπίδραση µε τη µαγνητόσφαιρα της Γης Αλληλεπίδραση µε την ατµόσφαιρα της Γης Θάνατος (π.χ. σε έναν ανιχνευτή) astronomy.nmsu.edu

5 Ενεργειακό Φάσµα κοσµικής ακτινοβολίας ACE, GOES ~ E AMS, BESS, PAMELA, Μετρητές Νετρονίων ~ E Ειδικοί Υβριδικοί Ανιχνευτές ~ E AUGER, Τηλεσκόπια Μιονίων Ροή: ~35 τάξειςµεγέθους / Ενέργεια: ~ 14 τάξειςµεγέθους απαιτούνται διαφορετικές τεχνικές καταγραφής

6 ιαµόρφωση Κοσµικής Ακτινοβολίας Τα σωµάτια της γαλαξιακής κοσµικής ακτινοβολίας περνούν µέσα από την ηλιόσφαιρα Ηλιακή ιαµόρφωση µέσα από το µαγνητικό πεδίο της γης Αποκοπή σωµατίων µε δυσκαµψία µικρότερη του κατωφλίου

7 Ηλιακή διαµόρφωση κοσµικής ακτινοβολίας

8 β. ιαστηµικόπεριβάλλον SFs «Οι χρονικά µεταβαλλόµενες συνθήκες στον ήλιο, τον ηλιακό άνεµο, τη µαγνητόσφαιρα, την ιονόσφαιρα και τη θερµόσφαιρα που µπορούν να επηρεάσουν την λειτουργία και την αξιοπιστία διαστηµικών και επίγειων τεχνολογικών συστηµάτων και µπορούν να θέσουν σε κίνδυνο την ανθρώπινη υγεία και ζωή, ονοµάζεται ιαστηµικόςκαιρός». European Space Agency (ESA)

9 Ηλιακές Εκλάµψεις Στεµµατικές Εκροές Μάζας Ηλεκτροµαγνητική ακτινοβολία Άφιξη: Άµεσα ιάρκεια: Λεπτά, 1-2 ώρες X-rays, EUV, Radio bursts Παρεµβολέςσεράδιοσήµατα, ραδιο-επικοινωνίες, radarκαι συστήµατα πλοήγησης Σωµατίδια Υψηλών Ενεργειών Άφιξη: 15 λεπτά λίγεςώρες ιάρκεια: Ηµέρες Πρωτονικά γεγονότα Αποπροσανατολισµόςδορυφόρων, Σφάλµαταανάγνωσηςαισθητήρων, ισχυρές δόσεις ακτινοβολίας σε αεροσκάφη Σωµατίδια Μέσων και Χαµηλών Ενεργειών Άφιξη: 2-4 ηµέρες ιάρκεια: Ηµέρες Γεωµαγνητικές καταιγίδες Φόρτιση δορυφόρων, Λάθη στην τροχιά, διακοπήτροφοδοσίας ηλεκτρικής ενέργειας Adapted by: R. Schwenn Max- Plank Institute fur Aeronomie, Lindau, Germany

10 γ.ατµοσφαιρικοίκαταιγισµοί ιάστηµα Όριο Ατµόσφαιρας Ατµόσφαιρα της Γης Μαλακή ή ηλεκτρονική-φωτονική συνιστώσα Σκληρή ή µεσονική συνιστώσα Νουκλεονική συνιστώσα

11 2. Μετρητές Νετρονίων α. Χαρακτηριστικά Μετρητών Νετρονίων - Τυπικές Ενέργειες Ανιχνευτών Κοσµικής Ακτινοβολίας Μετρήσεις δορυφόρων: 500 MeV Μετρητές Νετρονίων: 500 MeV 100 GeV Ανιχνευτές Μιονίων: 10 GeV µερικές εκατοντάδες GeV Συµπληρώνουν ιδανικά τις µετρήσεις από δορυφόρους Αντιστοιχούν σε ~ 6 από τις 12 τάξεις µεγέθους στο ενεργειακό φάσµα

12 - Τοµή Μετρητή Νετρονίων ΝΜ64 Η. Kruger, Ph.D. Thesis., North-West University, 2007

13 Α. Ενισχυτής ιαχωριστής Έξοδος +0.3volts στα 30 ohms Ισχύς 13 volts (7.5 ma) Β. BP28 Μετρητής Κατασκευή Ανοξείδωτο ατσάλι cm Ενεργό µήκος cm Ενεργός όγκος 33 λίτρα ΤριφθοριούχοΒόριο (BF 3 ), p = 200 mmhg Τάση λειτουργίας 2800 volts Γ. Επιβραδυντής Πολυαιθυλένιο πάχος 2 cm εξωτερική διάµετρος 24.5 cm

14 Βαρόµετρο Καταµετρητής multiplicity Μετρητές Τυπικός Ρυθµός Καταγραφής Ηλεκτρική Ενέργεια HV Μετρητής Super 6ΝΜ-64 Γεωµετρικέςδιαστάσεις: Μάζα του Παραγωγού Σωµατιδίων: Μάζα του Ανακλαστήρα: 315 x 222 x 52 cm 9.65 t 1.5 t Τοφορτίοτουπατώµατοςγιαένα NM-64 αντιστοιχείσε ~ 1600 kg / m 2!

15 - Αντιδράσεις εντός του Μετρητή Νετρονίων Li + a+ Q B+ n B Li + a + Q * ( 94% ) ( 6% ) - 94% 7 3Li* Ολικήκινητικήενέργεια ( 7 3Li* + 4 2α) 2.30 MeV McCracken et al. IQSY Instruction Manual 10, London, % 7 3Li Ολικήκινητικήενέργεια ( 7 3Li + 4 2α) 2.78 MeV

16 - Απόκριση Μετρητών Νετρονίων Clem & Dorman, Space Sci. Rev., 2000 Ηαπόκριση του µετρητή νετρονίων σε πρωτογενή αδρόνια ενέργειας >1 GeV είναι κατά τρεις τάξεις µεγέθους µεγαλύτερη από ό,τι σε µιόνια της ίδιας ενέργειας.

17 - Συναρτήσεις Σύζευξης Μετρητών Νετρονίων k+ 1 k a ( k 1) exp( a R ) R dr, E 2GeV 3.17 W ( R, h, t0 ) dr = E W ( R = 2.78 GV, h, t0 ) dr, E < 2GeV 2GeV Clem & Dorman, Space Sci. Rev., 2000

18 Γιατί τους µετρητές νετρονίων; Είναι τα κυριότερα όργανα έρευνας Κ.Α. στη χαµηλή GeV περιοχή Έχουν τη µεγαλύτερη συνεχόµενη χρονοσειρά µετρήσεων στην ιστορία των Κ.Α. (από το 1956 έως σήµερα) Καλύπτουν ενεργειακή περιοχή που: - εµπεριέχει την ηλιακή διαµόρφωση των γαλαξιακών κοσµικών ακτίνων - εµπεριέχει τις σποραδικές ηλιακές κοσµικές ακτίνες - έχει τις πιο σηµαντικές επιδράσεις στη Γη και το ιαστηµικό περιβάλλον Έχουν µεγάλο ρυθµό καταγραφής σωµατιδίων ώστε να παρατηρούνται και πολλές µικρές και µικρής διάρκειας µεταβολές στην ένταση των κοσµικών ακτίνων (περίπου µέχρι 0.5% πλάτος), µη ανιχνεύσιµες από τους δορυφόρους στο διάστηµα. Το κόστος συντήρησης τους είναι ένα πολύ µικρό κλάσµα του κόστους µιας διαστηµικής αποστολής Έχουν τοποθετηµένοι στο έδαφος και έχουν µεγάλη ανιχνευτική επιφάνεια Είναι εξαιρετικά σταθεροί ανιχνευτές Έχουνπολύµεγάλοχρόνοζωής

19 - Μεγάλος χρόνος ζωής ενός ΝΜ ανιχνευτή π.χ. Σταθµός ΚΑ Πανεπιστηµίου Αθηνών Ρυθµός καταγραφής ανά ανιχνευτή Πίεση p, του BP28 Όγκος, V, του BP28 Παγκόσµιασταθερά, R Θερµοκρασία, T cts/year 200mmHg = 0.3 bar = N/m m Nm mol -1ο Κ o K n pv 3 10 Nm m = = = 0. 41mol o 1 o RT Nm K 293 K mol = BF 3 µόρια - 96% 10 Β B πυρήνες Ύστερααπό 1 χρόνολειτουργίαςενόςανιχνευτήµόνοτο % 10 Βέχει χρησιµοποιηθεί!

20 β. Σταθµός Κοσµικής Ακτινοβολίας Πανεπιστηµίου Αθηνών

21 -ΝέαεποχήγιατουςΜετρητέςΝετρονίων! Το 1997 άρχισαν να αναρτώνται δεδοµένα ΚΑ στο ιαδίκτυο (Σταθµός της Μόσχας). Αυτό οδήγησε εξ ορισµού σε µια νέα εποχή συλλογής, ανάλυσης και παρουσίασης δεδοµένων σε πραγµατικό χρόνο. Συνεχής έλεγχος και εξασφάλιση της ποιότητας των δεδοµένων µέσο αλγορίθµων και ειδικού λογισµικού Συνεχής καταγραφή της πίεσης και της θερµοκρασίας µέσο ειδικών αισθητήρων ιδιαίτερης ακρίβειας και αξιοπιστίας. 4ος σταθµός πραγµατικού χρόνου σε παγκόσµιο επίπεδο Απ ευθείας σύγκριση των δεδοµένων µε τα αντίστοιχα από ένα πλήθος άλλων σταθµών ιόρθωση των δεδοµένων εξαιτίας ενδεχοµένων µεταβολών των οργάνων ιόρθωση των δεδοµένων εξαιτίας µετεωρολογικών παραγόντων Αυτόµατος δυναµικός έλεγχος όλων των καναλιών του ανιχνευτή

22 Ιστοσελίδα του σταθµού της Αθήνας που παρέχει δεδοµένα σε πραγµατικό χρόνο (real time) εδοµένα 1 hour, 1 min & 1 sec

23 - Αυτοµατοποιηµένη ιόρθωση µε τη πίεση dn = µ Νdh N Nh = 1 exp( µ ( h h )) o + o 100 = ( ) 1st order Nh N β h ho o Μικρές µεταβολές στην πίεση προκαλούν µεταβολές στην ένταση της Κ.Α.

24 - Αυτοµατοποιηµένος Έλεγχος Απόδοσης Ανιχνευτή Αυτόµατη ιόρθωση εδοµένων N = N / ε * i i i ε i 0 Ni ΣNi = ( j i, j j ) 0 m N ΣN i i

25 - Απόδοση Ανιχνευτών Σταθµού Κοσµικής Ακτινοβολίας Πανεπιστηµίου Αθηνών Νοέµβριος 2001 Νοέµβριος 2010 Κανάλια 1-2 Κανάλια 3-4 Κανάλια 5-6

26 - Στατιστικό σφάλµα Ωριαίων εδοµένων ( < 0.31%) - Στατιστικό σφάλµα εδοµένων Λεπτού ( < 1.70%)

27 - Πλεονεκτήµατα του Σταθµού Καταµέτρησης Κοσµικής Ακτινοβολίας του Πανεπιστηµίου Αθηνών Λόγω του υψηλού κατωφλίου δυσκαµψίας (8.53 GV) µπορούν να υπολογιστούν τα φάσµατα των ηλιακών κοσµικών ακτίνων. Βρίσκεται σε χαµηλό γεωγραφικό πλάτος και είναι σηµαντικός για τη µελέτη µαγνητοσφαιρικών γεγονότων. Τα δεδοµένα του µπορούν να χρησιµοποιηθούν για τη διόρθωση δεδοµένωνάλλωνσταθµών (π.χ. απότοχιόνι). Είναι µοναδικός σταθµός στην περιοχή των Βαλκανίων καλύπτοντας ένα µεγάλο ενεργειακό κενό µεταξύ 6 και 11 GV.

28 - Χαρακτηριστικά επεισόδια καταγεγραµµένα από το Σταθµό ΚΑ του Πανεπιστηµίου Αθηνών Μαγνητοσφαιρικό γεγονός Μείωση Forbush (21%) Ασυνήθης µείωση Forbush Επίγεια Επαύξηση ΚΑ (GLE 70)

29 γ. ίκτυα Μετρητών Νετρονίων Data constitute the raw material of scientific understanding. The World Data Center system works to guarantee access to solar, geophysical and related environmental data. It serves the whole scientific community by assembling, scrutinizing, organizing and disseminating data and information WDC-A for Cosmic Rays established at the University of Minnesota, USA WDC-B for Cosmic Rays established Moscow - IZMIRAN, Russia WDC-C for Cosmic Rays established at the Institute of Physical and Chemical Sciences (RIKEN), Japan

30 - Κατανοµή Μετρητών Νετρονίων σε Παγκόσµια Κλίµακα Κατώφλι δυσκαµψίας 0 GV R 15 GV C Κατώφλι Ενέργειας 0 GeV E 20 GeV C

31 - Γιατί χρειάζεται ένα ίκτυο Μετρητών Νετρονίων ; 1.Τα πλέον συχνά γεγονότα ΚΑ, οι µειώσεις Forbush (FDs) και οι Επίγειες Επαυξήσεις (GLEs), έχουν ανισοτροπική φύση και απαιτείται η καταγραφή από διάφορες διευθύνσεις ώστε να αποδοθεί η τρισδιάστατη µορφολογία του γεγονότος 2. Μακρόχρονη καταγραφή Κ.Α. Ηλιακή ιαµόρφωση: Η ροή κάθε σταθµού µεταβάλλεται µε την ηλιακή δραστηριότητα 3. Αλγόριθµος Έγκυρης Προειδοποίησης Άφιξης Ενεργητικών Σωµατιδίων: Τα ηλιακά ενεργητικά σωµατίδια αποτελούν σηµαντική απειλή για δορυφόρους, αεροπλάνα και ανθρώπους 4. Ηλιακά Νετρόνια: Τα ηλιακά νετρόνια καταγράφονται από σταθµούς Κ.Α. µε πολύ υψηλή διακρισιµότητα δεδοµένων 5. Γεωµαγνητικές καταιγίδες: Οι γεωµαγνητικές διαταραχές εµφανίζονται ως µικρές επαυξήσειςτηςκ.α. 6. Προποµποί Κρουστικών Κυµάτων: Από την κατακόρυφη κατανοµή των µεταβολώντηςκ.α. δύναταιναανιχνευθούνδιαπλανητικάκρουστικάκύµατα.

32 - Athens Neutron Monitor Data Processing Center-ANMODAP 21 σταθµοί Κ.Α. σε πραγµατικό χρόνο ορυφορικάδεδοµένααπό ACE & GOES Mavromichalaki et al., IEEE TNS, 2005 Mavromichalaki et al., Annales Geophys., 2005

33 - Πρόσφατα ίκτυα Μετρητών Νετρονίων 12 χώρες 28 σταθµοίκ.α. σε πραγµατικό χρόνο

34 Historical Realtime Metadata Athens Kiel Moscow 1 min NM data 1 hour NM data 1 min NM data 1 hour NM data Environmental data Application s meta-data C. Steigies; O. Rother; C. Sarlanis; A. Ibragimov for the NMDB Collaboration

35 NMDB Event Search Tool - NEST Επιλογή των σταθµών ΚΑ Έλεγχος των τελευταίων δεδοµένων στο NMDB Λήψη δεδοµένων και διαγραµµάτων

36 GLE Alert Souvatzoglou for the NMDB Collaboration

37 3. Εφαρµογές α. Σήµα Έγκυρης Προειδοποίησης Άφιξης Πρωτονικών Ροών Οι µετρητές νετρονίων καταγράφουν σωµατίδια µε ενέργεια Ε > 500MeV Τα σωµατίδια αυτά έχουν µεγαλύτερη ταχύτητα και φτάνουν πολύ γρήγορα στη Γη SEP (GOES) Από τασωµατίδιααυτάείναιδυνατόνα προκύψει έγκυρο και έγκαιρο Σήµα Προειδοποίησης Άφιξης Ενεργητικών Σωµατιδίων Κρουστικό κύµα Πρωτόνια Ηλεκτρόνι α... NMDB

38 - Συγκριτική καταγραφή των πρόσφατων Έντονων Ροών Σωµατιδίων (GLE ; GLE )

39 Ορίζουµε ένα Μεταβαλλόµενο Κατώφλι σ : τυπική απόκλιση N : στατιστικός παράγοντας I th = M + N*σ M : µέσοςόροςτων προηγούµενων 60 µετρήσεων Station Alert ιδακτορική ιατριβή ΣουβατζόγλουΓ., 2009

40 Πρόγραµµα Εποπτείας Ορίζεται µεταβαλλόµενο παράθυρο εποπτείας διάρκειας 15 min Εάν 3 σταθµοί βρεθούν σε κατάσταση Station Alert General Alert General Alert

41 Μεταβαλλόµενο Κατώφλι 3 σταθµοίσε κατάσταση Station Alert General Alert >5 pre-alert σηµεία Κυλιόµενο παράθυρο 15 min Station Alert Warning Πρόγραµµα Εποπτείας ιδακτορική ιατριβή Σουβατζόγλου Γ., 2009 Mavromichalaki et al., ASR, 2006

42 - Εφαρµογή σε Ιστορικά Γεγονότα /Σύγκριση µε Σήµα προειδοποίησης των GOES Το σήµα Έγκυρης Προειδοποίησης Άφιξης Πρωτονικών Ροών (GLE Alert) που βασίζεται αποκλειστικά σε δεδοµένα µετρητών νετρονίων προηγείται του σήµατος που δίδεται από τους δορυφόρους GOES κατά ένα χρονικόπαράθυρο 7-34 λεπτών. Υπάρχει επίσης µια περίπτωση (GLE ) όπου οι Μετρητές Νετρονίων εξέδωσαν σήµα προειδοποίησης σε αντίθεση µε τους δορυφόρους GOES Souvatzoglou et al. Adv. Space Res, 2009

43 - Πρώτο Σήµα Έγκυρης Προειδοποίησης Άφιξης Πρωτονικών Ροών σε Παγκόσµιο Επίπεδο ( GLE70) , 03:05 UT Οαλγόριθµος GLE Alert έδωσετοπρώτοσε παγκόσµια κλίµακα σήµα προειδοποίησης Souvatzoglou et al., Adv. Space Res, 2009

44 β. Μοντελοποίηση Παραµέτρων Επίγειων Επαυξήσεων -Neutron Monitor Based Anisotropic GLE Model (NM-BANGLE) - Στηρίζεται στη Μέθοδο των Συντελεστών Συσχέτισης D( R, t) c o o = i co D0 ( R) Rco δ N( R ( t), h ( t), t) / N W ( R, R) dr Ηλιακές Κοσµικές Ακτίνες ευτερογενής Κοσµική Ακτινοβολία Συντελεστής συσχέτισης Γαλαξιακές Κοσµικές Ακτίνες Dorman, Kluwer, Μορφή Συντελεστών Συσχέτισης 0 W ( R, R, h ) = R R co o ( ki ( ho ) + 1) k ( ho ) k ( ho ) 1 a( ho ) k( ho ) R exp( a( ho ) R )(1 exp( a( ho ) Rco )) R> Rco co R co, h o : Κατώφλιδυσκαµψίαςκαιύψος µετρητή α, k: Παράγοντες που εξαρτώνται από την ηλιακή δραστηριότητα Clem & Dorman, Space Sci. Rev., 2000

45 - ιάγραµµα Μοντέλου NM-BANGLE Είσοδοι και Έξοδοι του µοντέλου ευτερογενής Κοσµική Ακτινοβολία Αλγόριθµος NM- BANGLE Φάσµα Πρωτογενών SCRs Ανισοτροπία ιαφορική ροή SCRs Ολοκληρωµένη ροή SCRs Φυσική Γήινου Μαγνητικού πεδίου Φυσική της Ατµόσφαιρας Συνολικήεικόνα SCRs / GLEs απαραίτητη για τον καθορισµό της διάχυσης των σωµατιδίων και του υπολογισµού του ιονισµού εντός της ατµόσφαιρας ιδακτορική ιατριβή ΠλαϊνάκηΧ., 2007

46 -Αποτελέσµατα NM-BANGLE - (GLE69) 20 Ιανουαρίου 2005 Εξέλιξη καταγραφής Φασµατικός είκτης ιαφορική Ροή Πρωτονίων Εξέλιξη Ανισοτροπίας Ολοκληρωµένη Ροή Πρωτονίων Plainaki et al., JGR, 2007 Plainaki et al., Solar Phys., 2010

47 -Εξέλιξη του γεγονότος στο όριο της ατµόσφαιρας

48 γ1. Μοντελοποίηση Μειώσεων Forbush - ιάγραµµα Μοντέλου FORD Είσοδοι και Έξοδοι του µοντέλου ευτερογενής Κοσµική Ακτινοβολία Αλγόριθµος FORD Φάσµα Πρωτογενών GCRs Χρόνος έναρξης / ανόδου Χρόνος ελαχίστου Πλάτος Μείωσης Φυσική Γήινου Μαγνητικού πεδίου Φυσική της Ατµόσφαιρας Αρχική εικόνα GCRs και χαρακτηριστικώνμειώσεων Forbush απαραίτητη για τον καθορισµό των γεωµαγνητικών επιδράσεων και του υπολογισµού του ιονισµού εντός της ατµόσφαιρας ιδακτορική ιατριβή Παπαϊωάννου Αθ., σε εξέλιξη

49 - Αποτελέσµατα Μοντέλου FORD Εξέλιξη καταγραφής Φασµατικός είκτης

50 γ. Ανάλυση Μειώσεων Forbush Μεταβολές ΚΑ από το ιεθνές ίκτυο Μετρητών Νετρονίων (~ 40 σταθµοί), στα 10 GV Ανισοτροπία ΚΑ από την Μέθοδο Παγκοσµίου Επισκόπησης (GSM) xy 2 x A = A + A 2 y Γεωµαγνητικές µεταβολές είκτες Dst και Kp Papaioannou et al., Solar Physics, 2010

51 - Υπολογισµός Ανισοτροπίας Κ.Α. Μέθοδος Global Survey Method (GSM) - Υπολογισµός Μεταβολών Βαθµίδας Πυκνότητας Κ.Α Papaioannou et al., Solar Physics, 2010

52 δ. Βάση Πρωτονικών Γεγονότων

53 Εθνικό & Καποδιστριακό Τοµέας Πυρηνικής Φυσικής & - Η πρώτη πλήρης βάση SEP γεγονότων ( ) εδοµένα από IMP-5,7,8; NOAA 2,3; GOES; MET; NMs -Βάση πρωτονικών επαυξήσεων ( ) Σειρά δορυφόρων GOES ιδακτορική ιατριβή Γεροντίδου Μ., 2006

54 - Αποτελέσµατα Βάσης Πρωτονικών Γεγονότων Eφαρµογή µοντέλου θερµικής και χωρικής ανακατασκευής ηλιακών εκλάµψεων ( Garcia, 2004) Kαθορισµός κρίσιµης παραµέτρου που ελέγχει τη διαφυγή των πρωτονίων στο διαπλανητικό χώρο. 2 L 3 = τ τ x r y d T z m Το µήκος του βρόχου φαίνεται να είναι κυρίαρχη συνάρτηση στην πιθανότητα παραγωγής πρωτονίων. κρίσιµητιµή L km

55 Μέτριαηλιακήκαταιγίδακλίµακας S2 ( pfu)- έκλαµψη Χ1 (10-4 Watt/m 2 ) Ηλιακήκαταιγίδακλίµακας S1 (10pfu-100pfu)- έκλαµψη >Μ5 ( Watt/m 2 ) Μαύροι κύκλοι όλες οι εκλάµψεις Άσπροι κύκλοι -οι εκλάµψεις που έδωσαν πρωτονικές επαυξήσεις Ολικός αριθµός εκλάµψεων Ν =62000

56 - Καταγραφή Γεωµαγνητικών Επεισοδίων Καταγραφή Σταθµού ΚΑ της Αθήνας Σέλας στην Αθήνα!

57 - Ανάλυση Γεωµαγνητικών Επεισοδίων - Μεταβολή Γεωµαγνητικού Κατωφλίου Μέγιστο της µεταβολής στα 8-9 GV! Belov et al., JGR, 2005

58 4. Μελλοντικές κατευθύνσεις α. Υπολογισµός Επιπτώσεων Κοσµικής Ακτινοβολίας στο ανθρωπογενές περιβάλλον Μεµονωµένες επιδράσεις στα µικρο-ηλεκτρονικά συστήµατα (Single Event Effects SEE) Ανατροπή (Upset) [SEU]: Αλλαγή στην λογική κατάσταση (logic state) της συσκευής (Latch-up) [SEL]: Απότοµη αύξηση της έντασης του ρεύµατος Καταστροφή (Burnout) [SEB]: Ολική καταστροφή του µετασχηµατιστή ισχύος ιακοπή Λειτουργίας (Functional Interrupt) [SEFI]: Σοβαρές βλάβες σε πιο περίπλοκα τµήµατα των συσκευών. Παρεµβολές στα συστήµατα καταγραφής και απεικόνισης Ηλεκτροστατική φόρτιση

59 Mavromichalaki et al., IEEE, 2007

60 - Στον άνθρωπο / όσεις Ακτινοβολίας Τα νετρόνια που δηµιουργούνται από τους ατµοσφαιρικούς καταιγισµούς εµφανίζουνµέγιστοροής~ 20 km. Στα 10 km τα νετρόνια είναι ~ 1/3 της µέγιστης ροής και στο έδαφος το 1/400της µέγιστης ροής.

61 Υψηλές δόσεις σε µεγάλα ύψη και µειωµένες δόσεις σε χαµηλά ύψη παράγοντας συσχέτισης 2 Το ύψος και το γεωγραφικό πλάτος είναι καθοριστικοί παράγοντες για το µέγεθος της προσλαµβανόµενης δόσης. Bentley, ICTP, 2006

62 ιαδροµή Αριθµός Πτήσεων Μέση όση / ιαδροµή (µsv) Σφάλµα / ιαδροµή (µsv) Αύξηση Κινδύνου London Tokyo Tokyo - London London Athens Athens - London London New York New York - London London Boston Boston - London London Hon Kong Hon Kong - London Αύξηση Ύψους Shea and Smart., JGR, 1998 Τυπικό όριο απορροφόµενης ακτινοβολίας ανά χρόνο: 1 msv* * ΟδηγίαΕυρωπαϊκήςΈνωσης 96/29 άρθρο 42 Μέση όση / ώρα = 5 µsv / ώραπτήσης

63 - ιάγραµµα Υπολογισµού όσεων Ακτινοβολίας Γαλαξιακή Ροή Κ.Α. ίκτυα Μετρητών Νετρονίων (NMDB, ANMODAP) Ηλιακή Ροή Κ.Α. Μοντελοποίηση GLE (NM-BANGLE) Τροχιές σωµατιδίων Ασυµπτωτικές διευθύνσεις (MAGNETOCOSMICS) Υπολογισµός της ροής των κοσµικών σωµατιδίων στο όριο της ατµόσφαιρας FLUKA, Geant-4 Υπολογισµός των αλληλεπιδράσεων µε τα µόρια της ατµόσφαιρας CORSICA Υπολογισµός δόσεων ακτινοβολίας CARI-6, EPCARD, Sievert, MAGNETOCOSMICS

64 Υπολογισµός δόσεων ακτινοβολίας GLE69: 20/01/2005 Συνεισφορά της Ηλιακής Κ.Α. εµφανίζει ένα κέντρο αυξηµένηςδόσης ~ 250 ο Ε Ηαύξησητηςδόσης ξεπερνά τις 2 τάξεις µεγέθους R. Buetikofer for the NMDB Collaboration

65 - Στον άνθρωπο / Κλινική Κοσµοβιολογία - Βιογεωµαγνητισµός Υπάρχει στατιστική συσχέτιση µεταξύ του καρδιακού ρυθµού και της µεταβολής στην ένταση της κοσµικής ακτινοβολίας Heart rate, beats/min Heart rate, beats/min CRI, CRI, % % HR(L) HR(L) RRavg(R) RRavg, msec RRavg, msec :00 U.T. max Κ.Ρ. Κ.Α Καρδιακός ρυθµός :00 U.T. min Ένταση κοσµιής ακτινοβολίας 50 17:00 22:00 3:00 8:00 15/9/05 12:33-16/9/05 11:33 Papailiou et al., ASR, 2009

66 - Στο κλίµα Συσχετίσεις µε χαµηλά νέφη «The Cosmic Ray Hypothesis» Svensmark, JGR, 2007 Palle et al., JASTP, 2004

67 - Στο κλίµα Συσχετίσεις µε τις µεταβολές του όζοντος Μεταβολές στη συγκέντρωση του όζοντος σε ύψος 49 km στο NH και SH. Οι µεταβολές απεικονίζονται για διαφορετικές περιόδους, αντίστοιχα. Ως αναφορά λαµβάνεται η περίοδος October Η ελάττωση του όζοντος επιβεβαιώνεται στους γεωγραφικούς και γεωµαγνητικούς πόλους Rohen et al., JGR, 2005

68 Συµπεράσµατα Σταθµός Κοσµικής Ακτινοβολίας Πανεπιστηµίου Αθηνών Τεχνολογικές δραστηριότητες Αναβάθµιση καταγραφικού συστήµατος ηµιουργίαπρωτότυπουκ.σ. (EU) Τεχνολογία Πραγµατικού Χρόνου ιακριτική ικανότητα µετρήσεων 1 hour, 1 min & 1 sec ηµιουργία βάσεων (ANMODAP, ΝΜDΒ) Σύστηµα προειδοποίησης Θεωρητικές µελέτες / Μοντελοποίηση ΑνάλυσηΠρωτονικώνΓεγονότων & ηµιουργία αντίστοιχης βάσης Μοντελοποίηση Επίγειων Επαυξήσεων (NM BANGLE), Μειώσεων Forbush (FORD) Ανάλυση &Μοντελοποίηση Μειώσεων Forbush ΑνάλυσηΓεωµαγνητικώνΓεγονότων & Επίδραση Βιολογικών Παραµέτρων ιαστηµικό Περιβάλλον & ιαστηµικός Καιρός

69 Ανάθεση σηµαντικών διεθνών ερευνητικών προγραµµάτων Real-time Neutron Monitor Database FP7 Infrastructure Solar Particle Event Scientific Analyses ESA ITT: AO/1-5543/07/NL/NR

70 ιοργάνωση ιεθνών Συνεδρίων και Σχολείων

71 Αποτελέσµατα ιεθνούς ενδιαφέροντος Sentinels: ιαστηµική αποστολή ενός συµπλέγµατος δορυφόρων µε σκοπό τη µελέτη της επιτάχυνσης και διάδοσηςτων SEPs Launch date: Solar Orbiter: ιαστηµικήαποστολή µεσκοπότηνµελέτητουήλιουκαι του Ηλιοσφαιρικού περιβάλλοντος Launch date: 2015 Gerontidou et al., Solar Physics, 2005

72 Επιστηµονική Ανάλυση µετρήσεων SREM 7x10 3 Integral 20 Jan x <E p <270 MeV Proton Flux (counts/cm 2 sec) 5x10 3 4x10 3 3x10 3 2x10 3 1x :00 09:00 12:00 15:00 Time (UT) GLE69 Papaioannou et al., ASTRA, 2010 Mavromichalaki et al., 31 st ICRC, Lodz, 2009

73 Υποστήριξη άλλων ερευνητικών οµάδων

74 Public Outreach ηµοσιεύσεις σε διεθνή περιοδικά και πρακτικά συνεδρίων µε κριτές 90 Ανακοινώσεις σε συνέδρια 135 ιδακτορικές διατριβές Εργασίες Μ..Ε 5 Και 3 σε εξέλιξη 12 ιπλωµατικές Εργασίες 16 Ερευνητικάπρογράµµατα 10 (2 Ευρωπαϊκά)

75 Οµάδα Κοσµικής Ακτινοβολίας του Πανεπιστηµίου της Αθήνας Ελένη Μαυροµιχαλάκη Αναπλ. Καθηγήτρια, ΕΥ Μαρία Γεροντίδου ιδάκτορας, Ι ΑΧ Χρήστος Σαρλάνης ιδάκτορας Γιώργος Σουβατζόγλου ιδάκτορας Χριστίνα Πλαϊνάκη ιδάκτορας Θανάσης Παπαϊωάννου Υποψήφιος ιδάκτορας Μαρία Παπαηλιού Υποψήφια ιδάκτορας Βασίλης Τενέντες Υποψήφιος ιδάκτορας Μαρία Ανδριοπούλου Μεταπτυχιακή Φοιτήτρια Παναγιώτα Μακραντώνη Μεταπτυχιακή Φοιτήτρια Γιώργος Μαριάτος Προπτυχιακός φοιτητής Ελεάννα Ασβεστάρη Προπτυχιακή Φοιτήτρια Ιωάννα Κουτρουµπή Προπτυχιακή Φοιτήτρια Γιώργος Μαριάτος Προπτυχιακός φοιτητής

76