Examinando por Autor "Supanitsky, Alberto Daniel Supanitsky"

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    Desarrollo de un modelo de Universalidad híbrido y reconstrucción de chubascos cósmicos en el Observatorio Pierre Auger
    (2019) Hulsman, Johan; Supanitsky, Alberto Daniel Supanitsky; Blümer, Johannes
    Los estudios de rayos cósmicos desarrollados durante más de 100 años han proporcionando información valiosa sobre el espectro de energías y sobre las teorías de propagación e interacción de partículas. Entre las potenciales fuentes, que también proveerían los mecanismos de aceleración, se encuentran núcleos activos galácticos, destellos de rayos gamma y frentes de choque producidos por supernovas. Debido a nuestra mejor comprensión de la física de rayos cósmicos y a las mejoras tecnológicas de los detectores, las máximas energías medibles se han incrementado. Para entender el origen de los rayos cósmicos necesitamos conocer su composición, espectro de energía y direcciones de arribo. Los aceleradores de partículas y los experimentos de rayos cósmicos de baja energía han contribuido al esclarecimiento de nuestro conocimiento sobre la interacción de partículas, proporcionando información sobre posibles modelos de aceleración y propagación. Sin embargo, los rayos cósmicos de ultra alta energía, de 1020 eV, están significativamente por encima de las energías más altas alcanzables por el LHC (aproximadamente dos órdenes de magnitud en el sistema centro de masa). Además, son muy poco frecuentes; el flujo incidente es de 1 partícula por km2 por siglo a 1020 eV. Los modelos basados en aceleradores pueden extrapolarse a altas energías. Sin embargo, es pertinente que los detectores a gran escala puedan medir las propiedades únicas de los rayos cósmicos que interactúan con el medio de detección. El Observatorio Pierre Auger es el detector de rayos cósmicos más grande hasta la fecha, cubriendo un área de más de 3000 km2. Utiliza detectores de superficie, subterráneos y de fluorescencia para medir las propiedades macroscópicas de las lluvias de partículas (iniciadas por un rayo cósmico que interactúa con un núcleo de la atmósfera). Mediante la técnica de fluorescencia se puede observar directamente el perfil longitudinal. De su máximo, Xte xtmax, se puede inferir la masa de los rayos cósmicos. Sin embargo, debido a las condiciones operativas específicas, tiene un ciclo de trabajo del ≈ 15%, lo que limita la estadística de los eventos de más alta energía. Los detectores de superficie y subterráneos pueden tomar datos con un ciclo de trabajo del 100%. La mayoría de los detectores de superficie están distribuidos en una arreglo triangular con un espaciado de 1500 m. Una pequeña fracción se distribuye en un arreglo más denso con una separación entre detectores de 750 m. Además, cada detector de superficie en el arreglo se empareja con un detector subterráneo. Su información combinada proporciona otro parámetro sensible a la composición: el contenido de muones de las lluvias. La universalidad de las lluvias atmosféricas aprovecha la forma universal del perfil longitudinal, independiente del primario o modelo hadrónico. Encierra la física de la lluvia subyacente y permite una reconstrucción basada en parámetros de la lluvia sensibles a la composición (el máximo de la lluvia Xte xtmax, la profundidad del máximo de producción de muones X μ y el contenido relativo de muones Rμ) visto a través de características únicas en las distribuciones de tiempo y señal. El enfoque de universalidad permite un algoritmo de reconstrucción altamente modular, como función de la energía del primario, su masa y la geometría. El enfoque principal de este trabajo fue el desarrollo de un nuevo modelo de señal y de distribución evolución temporal para las partículas secundarias que llegan a la superficie terrestre y que son detectadas por los WCD y MD, así como los esfuerzos dedicados a procesar efectivamente grandes cantidades de lluvias simuladas. Se estudiaron simulaciones de lluvias reconstruidas y se compararon con modelos contemporáneos de interacciones hadrónicas de alta energía. En este trabajo, muestro cómo es posible modelar la señal en las lluvias entre 1017 eV y 1020 eV con incertidumbres por debajo del 5%. La distribución temporal también se modela con éxito, mayormente dentro del 3%. Como innovación, la profundidad atmosférica del máximo de producción de muones, X μ max, se ha incorporado con éxito a los modelos de universalidad de MD. Desarrollando un modelo para los respectivos detectores, se pudo probar que el contenido de muones, Rμ, es una variable global de la lluvia. Además, se realizó un primer análisis de la reconstrucción de eventos híbridos para la configuración de detectores en el arreglo más denso. Las resoluciones de los parámetros de la lluvia Xmax y X mu max son del orden de 40 gcm−2 y 50 gcm−2, respectivamente. Además, la calidad de Rμ reconstruido ha sido mejorada, alcanzando una incertidumbre de sólo 10%. Este trabajo establece una base importante para futuros análisis (de composición y física de las lluvias) con datos del WCD y MD. Los resultados obtenidos en este trabajo también podrían ser utilizados para nuevos sistemas de detección, como el SSD (parte de la actualización de AugerPrime).