CdTe Matrix Polarimetric Analysis with a Crystal Polarizer

Abstract

A astronomia de raios gamma é um tópico quente na comunidade científica. De facto, nas últimas décadas o céu de raios gamma evoluiu de um não existente para um com vários tipos de objetos divididos em ainda mais classes. O INTErnational Gamma-Ray Astrophysics Laboratory (INTEGRAL) e o FERMI são as missões atuais que observam os raios gamma do universo em que o primeiro é sensível para radiação até 10 MeV e o último para energias entre 30 MeV e mais de 300 GeV. Apesar do satélite FERMI ainda ter muitos anos de atividade pela frente, o INTEGRAL tem um tempo de vida previsto mais curto sem um substituto planeado. Com isto em mente consórcios internacionais têm tentado desenvolver instrumentos que ultrapassem o INTEGRAL tanto em sensibilidade como em performance de polarimetria. Com a aproximação de uma nova chamada da ESA para uma missão de classe M, e com a sensibilidade melhorada através do uso de lentes de Laue e da estratificação de detetores semi-condutores, é urgente que também a capacidade polarimétrica também seja melhorada. Como os aceleradores de sincrotrão têm uma agenda preenchida, tem sido desenvolvida uma experiência para fazer medições de polarimetria em laboratório. Neste primeiro passo procura-se polarizar um feixe de raios gamma de alta energia com dispersão de Compton num material alvo e depois estudar os parâmetros da polarização com um detetor pixelizado de telureto de cádmio. Na primeira fase fizeram-se simulações para otimizar a geometria da experiência. Estas simulações incluíram o desenvolvimento de software original, para estudar a polarização de um feixe inicial em vários materiais alvo e o estudo do comportamento do detetor quando irradiado com um feixe polarizado usando a biblioteca GEANT4 desenvolvida pelo CERN. Enquanto a primeira mostrou que o alumínio é o material mais indicado para a experiência, a segunda previu um valor de ~0.44 para o factor de modelação de uma matriz 7x7 e um valor de ~0.36 para uma matriz 3x3. Com o conhecimento adquirido pelas simulações adaptou-se o sistema e testaram-se vários parâmetros experimentais de modo a otimizar a experiência e começar a estudar a performance polarimétrica do detetor. A montagem final permitiu medir um valor de grau de polarização de 32% que pode ser explicado pela dispersão nos feixes iniciais e finais assim como pelo ruído presente.