Publication: Composición de la radiación cósmica de ultra-alta energía a partir de los datos del Observatorio Pierre Auger (Composition of ultra-high energy cosmic radiation from the Pierre Auger Observatory data)
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2011
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Arganda Carreras, Ernesto
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Abstract
Aunque el descubrimiento de los rayos cósmicos se produjo hace casi cien años, algunas de sus propiedades más importantes, como el origen, mecanismos de producción o composición en masa, son aún un misterio. Actualmente el conocimiento de los rayos cósmicos de baja energía es muy
amplio, pero a energías superiores el desconocimiento es cada vez mayor; especialmente sin resolver están las propiedades de los Rayos Cósmicos Ultra-Energéticos (UHECRs), definidos como aquellos con una energía superior a 10^18 eV. Dado el bajo flujo que tienen estas partículas de tan alta energía, su detección directa es inviable; por ello se procede al estudio de las cascadas que generan al incidir en la atmosfera, llamadas Extensive Air Showers (EAS). Para detectarlas necesitamos una red de
detectores que cubra el mayor área posible, como el Observatorio Pierre Auger, el mayor detector construido para estudiar los UHECRs. Para determinar la composición primaria de los UHECRs se presenta un método basado en el desarrollo longitudinal de las cascadas, lo que nos da información de la dependencia de la masa promedio de los UHECRs en función de la energía. Para ello se usa la asimetría acimutal en la distribución temporal de llegada de las partículas de cascadas no verticales a nivel del suelo registradas en los tanques de agua Cherenkov que componen el Detector de Superficie (SD) del Observatorio Pierre Auger. Validado mediante simulaciones, aplicamos este
método a nuestra base de datos de eventos registrados por el SD con el fin de conocer algo más sobre la composición de los UHECRs provenientes de todo el cielo, así como los provenientes de la vecindad de Cen A, una de las radio-fuentes extragalácticas más extensas y brillantes del cielo. Los resultados muestran indicios de que la masa promedio aumenta con la energía. [ABSTRACT] Despite the discovery of cosmic rays was nearly one hundred years ago, some of their most important properties, such as origin, production mechanism and mass composition, remain still
being a mystery. The knowledge of low energy cosmic rays is currently very wide, but at higher energies our ignorance is increasing; in particular, the properties of Ultra High Energy Cosmic Rays (UHECRs), defined as those with energy above 10^18 eV, are unknown. Given the low
flux of these high energetic particles, direct detection is not possible. Therefore, it is necessary to study the showers they induce in the atmosphere, the so-called Extensive Air Showers (EAS). In order to detect them we need an array of detectors covering the largest area possible, such as the Pierre Auger Observatory, the largest detector constructed to study UHECRs up to day. In order to extract the primary mass composition of UHECRs a method based on the longitudinal development of showers is presented, providing information about the mean mass of UHECRs. The technique is based on the azimuthal asymmetry of the time arrival distribution of particles reaching the ground level, recorded by the water-Cherenkov detectors of the Surface Detector (SD) of the Pierre Auger Observatory.
We apply this method, which was validated using simulations, to the events recorded by the Pierre Auger SD. In order to obtain the primary mass composition of UHECRs events coming from all over the sky, as well as from the vicinity of Cen A, one of the brightest and most extended extragalactic radio-sources in the sky, were analyzed. The results show indication of the increase of the average primary mass as energy rises.
Description
Máster Interuniversitario en Astrofísica. Facultad de Ciencias Físicas. Curso 2010-2011
UCM subjects
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