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Type: TESE DIGITAL
Degree Level: Doutorado
Title: Muon detection with AMIGA at the Pierre Auger Observatory : Detecção de múons com o AMIGA no Observatório Pierre Auger
Title Alternative: Detecção de múons com o AMIGA no Observatório Pierre Auger
Author: Daniel, Bruno, 1987
Advisor: Kemp, Ernesto, 1965-
Abstract: Resumo: O Observatório Pierre Auger foi construído para estudar os raios cósmicos de energia ultra-alta, de forma que se possa entender sua origem, mecanismos de aceleração, propagação e composição química. É utilizada uma técnica híbrida, cobrindo uma área de 3000 km² com um conjunto de 1600 estações de detecção de radiação Cherenkov na água e 24 telescópios de fluorescência. Resultados de grande relevância foram obtidos desde o início de sua operação em 2004, principalmente sobre as características do espectro de energia, composição e anisotropia dos raios cósmicos com energia acima de 3 EeV. O estudo destas partículas é fundamental para o entendimento da astrofísica e física hadrônica a energias que estão além do alcance dos aceleradores de partículas atuais. Uma extensão do observatório foi construída para permitir a detecção de eventos com energias mais baixas, até 10$^{17}$ eV, fornecendo informações detalhadas sobre a composição de massa na região de energia abaixo do tornozelo do espectro. Para isto foram incluídos mais três telescópios de fluorescência e uma região com 60 detectores Cherenkov com metade do espaçamento (750 m) que no restante do observatório, denominada AMIGA. Ao lado de cada estação do AMIGA serão enterrados 30 m² de cintiladores, que permitirão a contagem direta de múons em chuveiros atmosféricos. Esta tese está relacionada ao desenvolvimento do AMIGA, principalmente à detecção dos múons. Simulações de chuveiros atmosféricos foram realizadas, para auxiliar na compreensão das características das diferentes componentes (muônica, eletromagnética e hadrônica) na superfície e embaixo da terra, à profundidade dos contadores de múons. Usando dados obtidos nos primeiros meses de operação da célula unitária de sete estações do AMIGA, a técnica de contagem de múons foi estudada. Os detectores gêmeos instalados em duas estações foram usados para checar a consistência das medidas e calcular a acurácia da contagem de múons, resultando na descoberta de problemas de calibração em alguns módulos. Uma análise da blindagem embaixo da terra também foi realizada com dados de cintiladores a profundidades diferentes, fornecendo parâmetros que auxiliaram na escolha da posição ideal para os detectores, que deve maximizar o sinal de múons e reduzir a contaminação eletromagnética

Abstract: The Pierre Auger Observatory was built to study the ultra-high energy cosmic rays to understand their origin, acceleration processes, propagation and mass composition. A hybrid technique is exploited, by using an array of 1600 water-Cherenkov stations over a 3000 km² area, overlooked by 24 fluorescence telescopes. Very important results have been obtained since the beginning of the data taking, in 2004, in particular on the features of the energy spectrum, the composition, and anisotropy of cosmic rays above 3 EeV. The study of these particles is fundamental to improve our knowledge in astrophysics and hadronic physics at energies above the reach of current accelerators. A low energy enhancement of the Observatory was also built to extend the measurements to the energy region down to 10$^{17}$ eV, thus getting new insights in the region below the ankle of the spectrum, with the addition of composition information. It includes three additional fluorescence detectors (HEAT) and an infill of 60 water-Cherenkov stations (AMIGA - Auger Muons and Infilled Ground Array) placed at a mutual distance of 750 m (half the standard one). Aside from each station of the infill, 30 m² buried scintillator counters will allow counting muons directly. This thesis is related to the development of AMIGA, especially in what regards the muon detection. Air-shower simulations were performed to provide insights on the behavior of the different particle components at the surface and underground at the depth of the muon counters. Using data collected in the first months of operation of the AMIGA unitary cell of seven stations, the muon counting technique was reviewed. The twin detectors deployed at two locations were used to check the consistency of the measurements and to obtain the accuracy of the muon counters, resulting in the discovery of calibration problems in some of the detectors. A shielding analysis was performed with data of scintillators placed at different depths, providing information which contributed to the choice of the ideal point to maximize the muon signal and minimize electromagnetic punch-through
Subject: Observatório Pierre Auger
Raios cósmicos
Múons
Language: Inglês
Editor: [s.n.]
Citation: DANIEL, Bruno. Muon detection with AMIGA at the Pierre Auger Observatory: Detecção de múons com o AMIGA no Observatório Pierre Auger. 2018. 1 recurso online (119 p.). Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin, Campinas, SP. Disponível em: <http://www.repositorio.unicamp.br/handle/REPOSIP/331798>. Acesso em: 4 jun. 2019.
Date Issue: 2018
Appears in Collections:IFGW - Tese e Dissertação

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