Ampliando el alcance físico del Observatorio Pierre Auger utilizando datos de activación de bajo nivel

Abstract

El Observatorio Pierre Auger, el observatorio de rayos cósmicos más grande del mundo, ha profundizado significativamente nuestro conocimiento en el área de los rayos cósmicos de ultra alta energía. Sin embargo, aún se desconocen las fuentes de las partículas de mayor energía, y de los descubrimientos han surgido aún más preguntas. Éstas incluyen la sorprendente presencia de núcleos a altas energías, así como déficits en las simulaciones para describir los datos. En esta tesis, exploro posibilidades por fuera de los datos habituales para arrojar luz sobre las incógnitas pendientes. Aquí presento el primer análisis de los datos recogidos a nivel de trigger del detector de superficie del Observatorio Pierre Auger. Al buscar señales de neutrones, que aparecen como partículas tardías, abro una nueva ventana de observación de las interacciones hadrónicas, que puede ayudar a identificar las fuentes de discrepancia entre los datos y los modelos actuales. Aunque las partículas tardías, supuestamente neutrones, se han observado antes en centelleadores, este análisis es el primero que analiza y busca explícitamente su señal en los detectores Cherenkov de superficie de Auger. Las señales aquí encontradas prueban necesaria una revisión de la simulación de los detectores para cualquier análisis futuro, evidenciando la relevancia de este análisis.

The Pierre Auger Observatory, the world's largest cosmic ray observatory, has significantly deepened our knowledge in the area of ​​ultra-high energy cosmic rays. However, the sources of the higher-energy particles are still unknown, and even more questions have arisen from the discoveries. These include the surprising presence of nuclei at high energies, as well as shortcomings in the simulations to describe the data. In this thesis, I explore possibilities outside the usual data to shed light on remaining unknowns. Here I present the first analysis of the data collected at the trigger level of the surface detector of the Pierre Auger Observatory. By looking for signals from neutrons, which appear as late particles, I open a new window of observation into hadronic interactions, which can help identify sources of discrepancy between data and current models. Although late particles, presumably neutrons, have been observed before in scintillators, this analysis is the first to explicitly analyze and search for their signal in Auger surface Cherenkov detectors. The signals found here prove necessary to review the simulation of the detectors for any future analysis, evidencing the relevance of this analysis.