Der Cherenkov-Effekt
Wenn Gammastrahlen die Erdatmosphäre erreichen, interagieren sie mit ihr und erzeugen Kaskaden von subatomaren Teilchen. Diese Kaskaden werden auch als Luft- oder Teilchenschauer bezeichnet. In einem Vakuum kann sich nichts schneller als mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegen, aber in der Luft bewegt sich das Licht 0,03 Prozent langsamer. Daher können sich diese ultrahochenergetischen Teilchen in der Luft schneller als das Licht fortbewegen und einen blauen Blitz aus „Tscherenkow-Licht“ erzeugen (der 1934 von dem sowjetischen Physiker Pawel Tscherenkow entdeckt wurde), ähnlich dem Schallknall, der entsteht, wenn ein Flugzeug die Schallgeschwindigkeit überschreitet. Obwohl sich dieses Cherenkov-Licht über eine große Fläche ausbreitet (250 m im Durchmesser), dauert es nur einige Milliardstel Sekunden. Es ist zu schwach und zu schnell für das menschliche Auge, aber nicht für die empfindlichen Lichtsensoren der CTAO-Teleskope.
Die Lichtfänger
Diese Kaskaden sind so selten, dass das CTAO mehr als 60 Teleskope einsetzen wird, die auf zwei Standorte in der nördlichen und südlichen Hemisphäre verteilt sind, um unsere Chancen, sie zu erfassen, zu verbessern. Wenn das Cherenkov-Licht die CTAO-Teleskope erreicht, reflektieren die Spiegel das Licht, so dass die Kameras das Ereignis mit einer Milliarde Bildern pro Sekunde aufnehmen können.
Vom Licht zu Daten und Entdeckung
Die Kameras verwenden extrem schnelle Sensoren, die in der Lage sind, ein einziges Photon zu erkennen. Sie fangen das Licht ein und wandeln es dann in ein elektrisches Signal um, das digitalisiert und übertragen wird, damit die Wissenschaftler/-innen es untersuchen und mehr über die kosmische Quelle der Gammastrahlen herausfinden können.