Αλληλεπίδραση υπερυψηλών ενεργειών φωτονίων με το γήινο μαγνητικό πεδίο και την ατμόσφαιρα της γης προσομοιώσεις εκτεταμένων ατμοσφαιρικών καταιγισμών ατμοσφαιρική επισκόπηση μέσω ανάπτυξης συμβολομέτρου doppler

Abstract

Στο πρώτο κεφάλαιο αρχικά γίνεται μια εισαγωγή στο πεδίο των κοσμικών ακτίνων και την πρότερη - υπάρχουσα κατάσταση. Εισάγεται το θέμα της παρατήρησης κοσμικών ακτίνων με την υβριδική τεχνική. Γίνεται ανάλυση της τεχνικής ατμοσφαιρικού φθορισμού. Στο δεύτερο κεφάλαιο δίνονται θέματα προσομοιώσεων κοσμικών ακτίνων σχετικά με το θέμα της ατμοσφαιρικής επισκόπησης για πειράματα για φωτόνια σαν πρωταρχικά σωματίδια σε υπέρυψηλές αλλά και υψηλές ενέργειες σχετικά με τα πειράματα που μας απασχολούν (Pierre Auger, EUSO, GEMEUSO, CTA). Γίνεται εμβάθυνση στο θέμα της ατμοσφαιρικής επισκόπησης για πειράματα ΕΑΚ με συστήματα LIDAR που είναι απαραίτητα για την τεχνική του ατμοσφαιρικού φθορισμού. Στο τρίτο κεφάλαιο δίνεται μια θεωρητική προσέγγιση για την προτεινόμενη σχεδίαση ενός προτύπου HSRL για πειράματα ΕΑΚ. Αρχικά δίνονται οι ανάγκες των πειραμάτων για ατμοσφαιρική επισκόπηση και στη συνέχεια αναλύονται οι τεχνικές που χρησιμοποιούνται. Ακολούθως αναπτύσσεται η σχεδίαση αλλά και όλες οι απαραίτητες παράμετροι. Η ανάλυση των πειραμάτων αλλά και οι αλγόριθμοι που χρησιμοποιούνται σε διάφορα μέρη του συστήματος και των διατάξεων αναλύονται στο τέταρτο κεφάλαιο. Αρχικά δίνονται οι μέθοδοι που χρησιμοποιούνται για την εξαγωγή συμπερασμάτων από CCD σε συμβολόμετρα και η μαθηματική προσέγγιση τους. Ακόμη αναλύεται το θέμα του αλγόριθμου για την εξαγωγή των μετρήσιμων ποσοτήτων από το σχεδιαζόμενο HSRL. Το πέμπτο κεφάλαιο περιέχει το πειραματικό μέρος της διατριβής. Περιέχει μετρήσεις και αποτελέσματα από πειράματα φραγμάτων περίθλασης αλλά και συμβολομετρίας. Οι φασματοσκοπικές μετρήσεις περίθλασης έγιναν στα πλαίσια της εξέτασης του υποβάθρου του νυκτερινού ουρανού αλλά και του φάσματος φθορισμού του αέρα. Οι συμβολομετρικές μετρήσεις που είναι και το κύριο αντικείμενο της εργασίας σχετίζονται με θέματα χαρακτηρισμού δεσμών Laser, συμβολομέτρων Fabry-Perot, αλλά και με την ανάπτυξη της σχεδίασης του HSRL που προτείνεται. Στο έκτο κεφάλαιο εισάγεται το θέμα της τροφοδοσίας των ανιχνευτών Cherenkov ύδατος από φωτοβολταϊκα για πειράματα ΕΑΚ. Γίνεται αρχικά μια εισαγωγή στο θέμα των φωτοβολταικών συστημάτων και στη συνέχεια αναλύεται η διαστασιολόγηση ενός τέτοιου συστήματος και τα υποσυστήματα. Ακολούθως γίνεται μια προσομοίωση ενός αντιστοίχου συστήματος σε περιβάλλον Matlab/Simulink. Ακόμη το θέμα των καρτών επικοινωνίας με τον ανιχνευτή αναλύεται από την πλευρά των περιβαλλοντικών καταπονήσεων.