Estudio de la componente muónica en chubascos de partículas, producidos por rayos cósmicos en la atmósfera, usando el experimento KASCADE-Grande

Abstract

Cosmic rays are nuclei of light and heavy chemical elements, such as hydrogen and iron, and various particles such as protons, electrons, neutrons, gammas, and antimatter that travel throughout the universe. Its energy spectrum extends over eleven orders of magnitude, with high energies being considered the range 10 14 - 10 18 eV and ultra high energies, 10 18 - 10 21 eV. This work begins with a historical development of the cosmic rays, from its discovery in 1912 by V. Hess until the present time with experiments increasingly efficient and with greater capacity to measure different parameters of a shower. The main objective of the present thesis is the investigation of the events observed by the KASCADE-Grande experiment, using the data of the muonic component choosing the hadronic interaction model EPOS 1.99 to correct the number of muons due to systematic uncertainties and to assign Energy to events. It should be clarified that the KASCADE-Grande experiment works in the region of 10 14 - 10 18 eV of primary energy where interesting properties are found in the energy spectrum, registering a change of spectral index at approximately 10 15 eV, known as "knee "And a possible second change around 10 17 eV, known as" second knee. " The energy spectrum of the cosmic rays was reconstructed applying the method of cuts to constant intensities (CIC) on the integral flow of muons.

Los rayos cósmicos son núcleos de elementos químicos ligeros y pesados, como el hidrogeno y el hierro, y partículas varias como protones, electrones, neutrones, gammas y antimateria que viajan por todo el universo. Su espectro de energía se extiende a lo largo de once órdenes de magnitud, considerándose altas energías el rango 10 14 − 10 18 eV y ultra altas energías, 10 18 − 10 21 eV. Este trabajo comienza con un desarrollo histórico de los rayos cósmicos, desde su descubrimiento en 1912 por V. Hess hasta la época actual con experimentos cada vez más eficientes y con mayor capacidad para medir distintos parámetros de un chubasco. El objetivo principal de la presente tesis es la investigación de los eventos observados por el experimento KASCADE-Grande, utilizando los datos de la componente muónica eligiendo al modelo de interacción hadrónica EPOS 1.99 para corregir el número de muones debido a las incertidumbres sistemáticas y para asignar energía a los eventos. Hay que aclarar que el experimento KASCADE-Grande trabaja en la región de 10 14 − 10 18 eV de energía primaria donde se encuentran propiedades interesantes en el espectro de energía, registrándose un cambio de índice espectral aproximadamente a 10 15 eV, conocido como “rodilla” y un posible segundo cambio alrededor de 10 17 eV, conocido como “segunda rodilla”. Se reconstruyó el espectro de energía de los rayos cósmicos aplicando el método de cortes a intensidades constantes (CIC) sobre el flujo integral de muones. Este método asume que los rayos cósmicos arriban a la Tierra en forma isotrópica.