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Precision cosmic-ray detection with the Square Kilometer Array

Description du projet

Le Square Kilometre Array va révolutionner la détection des gerbes atmosphériques

Les astronomes se penchent depuis longtemps sur les origines des rayons cosmiques galactiques les plus énergétiques. Ces noyaux atomiques ionisés, qui voyagent à une vitesse proche de celle de la lumière, sont détectés grâce aux gerbes atmosphériques produites par leurs interactions avec l’atmosphère. Cependant, nous ne sommes pas actuellement en mesure de mesurer ces gerbes atmosphériques avec suffisamment de précision pour reconstruire leurs caractéristiques afin d’en comprendre les sources. Le projet SKA-CR, financé par le CER, va s’appuyer sur le radiotélescope Square Kilometre Array (SKA) pour révolutionner la détection de ces gerbes. Pour ce faire, il exploitera la densité de l’antenne SKA, mesurant les gerbes atmosphériques avec une précision sans précédent et fournissant à terme des informations clés sur leur origine.

Objectif

What is the origin of the highest energy Galactic cosmic rays, ionized atomic nuclei that travel through space at nearly the speed of light? To answer this question we must detect them via the “air showers” of particles that are induced when cosmic rays interact in the atmosphere. Current experiments lack the precision needed to fully reconstruct air shower features and, consequently, to understand the cosmic rays themselves. Moreover, the hadronic interactions that shape air shower development take place
at energies beyond what we can reproduce in a laboratory setting and are not well understood. To solve this problem, we will revolutionize air shower detection by leveraging the Square Kilometer Array (SKA) radio telescope as the ultimate precision cosmic-ray detector.

As the leader of the cosmic-ray detection groups at the LOFAR and SKA telescopes, I will capitalize on my expertise to implement cosmic-ray detection capabilities at the SKA. The instrument’s incredible antenna density will enable us to sample the air shower radio signal with order of magnitudes more detail than is currently possible, uniquely giving us access to fine details of the shower development. We will also install in-situ particle detectors with the capability to distinguish different air shower particles. By combining these data with radio observables, we can achieve comprehensive air shower reconstructions while refining hadronic interaction models—an essential step in advancing our understanding of high-energy cosmic-ray physics.

We will use this novel technique to do the most precise air shower reconstructions ever made over a wide energy range, allowing us to distinguish cosmic-ray acceleration models and identify sources in the energy region where cosmic rays transition from Galactic to extragalactic origin. This project will lay the groundwork for decades of cosmic-ray science at the SKA, and yield the information we need to finally understand the elusive origins of cosmic rays.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Voir tous les projets financés dans le cadre de ce programme de financement

Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2025-COG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

STICHTING RADBOUD UNIVERSITEIT
Contribution nette de l'UE
€ 3 000 000,00
Adresse
HOUTLAAN 4
6525 XZ Nijmegen
Pays-Bas
Région
Oost-Nederland Gelderland Arnhem/Nijmegen
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 3 000 000,00

Bénéficiaires (1)