Opis projektu
Dokładniejsze wykrywanie promieniowania kosmicznego
Misja satelity Dark Matter Particle Explorer zapoczątkowała nową erę w fizyce cząstek elementarnych, umożliwiając prowadzenie bezpośrednich pomiarów widm promieniowania kosmicznego o sile powyżej jednego teraelektronowolta (TeV). Finansowany przez UE projekt PeVSPACE ma na celu dalszą poprawę dokładności bezpośrednich pomiarów promieniowania kosmicznego o najwyższych energiach – w zakresie TeV-PeV (petaelektronowoltów). Prace te mają przyczynić się do rozwiązania zagadki dotyczącej pochodzenia promieniowania kosmicznego i jego wpływu na skład Wszechświata. W ramach projektu opracowane zostaną techniki rekonstrukcji i identyfikacji torów promieniowania kosmicznego w zakresie TeV-PeV, wykorzystujące sztuczną inteligencję, oraz uruchomiony zostanie program badawczy mający na celu poprawę dokładności hadronowych modeli Monte-Carlo. Poprawa dokładności pomiarów promieniowania kosmicznego przyniesie wyjątkowe możliwości w zakresie dokonywania nowych odkryć.
Cel
The DArk Matter Particle Explorer (DAMPE) mission has recently marked a new epoch in astroparticle physics, extending the direct measurements of cosmic ray spectra beyond a TeV with unprecedented energy resolution. With this project, based on my leadership position in DAMPE and its unique data, I propose to fundamentally improve the precision of direct cosmic ray measurements at the highest energies – in the TeV–PeV range, using for the first time a state-of-the-art artificial intelligence approach. The project will help to solve the century-long problem of cosmic-ray origin at such high energies and its effects on the Universe composition. It will study the cosmic-ray spectrum close to the region of a mysterious decline, so-called “knee”, and shed light on the nature of Dark Matter through the discovery of characteristic fine structures in cosmic-ray and gamma-ray spectra. To achieve this, based on my expertise I propose: i) to develop the TeV–PeV cosmic-ray track reconstruction and identification techniques, using a deep learning or similar artificial intelligence approach; ii) to set up a unique research programme to iteratively improve the precision of hadronic Monte-Carlo models in this rarely explored energy domain, based on the available DAMPE data and data from future experiments. The developed results will be applied to the processing of DAMPE data at the first stage, and will be then extended to the next generation High Energy Cosmic Radiation Detection (HERD) experiment. The research strategy is designed to reduce drastically the dominant uncertainties of the cosmic-ray measurements in space, related to the particle type/direction identification and modeling of hadronic interactions in the detector. As a result of the project, cosmic ray spectra will be directly measured in space in TeV–PeV energy range with qualitatively higher precision, opening up an unprecedented opportunities for new discoveries.
Dziedzina nauki
Słowa kluczowe
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
ERC-STG - Starting GrantInstytucja przyjmująca
1211 Geneve
Szwajcaria