Espectro total de energía de rayos cósmicos medido con el observatorio HAWC

Abstract

This work presents the measurement of the total cosmic-ray energy spectrum in the 10 TeV to 1 PeV range, one of the regions with the one of the least explored regions of the spectrum in current cosmic-ray spectrum measurements. The spectrum was reconstructed by analyzing 5.3 years of data from the High Altitude Water Cherenkov observatory (HAWC), with zenith angles up to 35◦. The analysis implements the Bayesian unfolding technique as the main reconstruction method, employing QGSJET-II-04 simulations. A key finding is the confirmed presence of a knee-like spectral feature, whose position was located at 40.2±1.0(stat.)+6.2 −6.4(sys.) TeV. It is observed a variation in the spectral index Δγ = −0.19 ± 0.01 (stat.) +0.06 −0.07(sys.). This study makes an important contribution by connecting measurements from direct and indirect experiments, which is essential for enhancing our knowledge of the cosmic ray sources, their primary acceleration mechanisms, and how they travel across the Universe.

Este trabajo presenta la medición del espectro total de energía de los rayos cósmicos en la región de 10 TeV a 1 PeV, una de las regiones que han sido poco exploradas en las mediciones actuales del espectro de rayos cósmicos. El espectro se reconstruyó mediante el análisis de 5.3 años de datos del Observatorio HAWC (High Altitude Water Cherenkov), ubicado a gran altitud, medidos con ángulos cenitales de hasta 35◦. El método de reconstrucción se basó en la técnica de deconvolución bayesiano, usando simulaciones Monte Carlo en el marco del modelo de interacciones hadrónicas de altas energías QGSJET-II-04. Uno de los resultados importantes de este trabajo es la confirmación de la presencia de un corte en el espectro de energía, cuya posición se estableció en 40.2 ± 1.0(stat.)+6.2 −6.4(sys.) TeV. Se observó que el cambio en el índice espectral es de Δγ = −0.19 ± 0.01 (stat.) +0.06 −0.07(sys.). Este estudio ofrece una contribución importante al conectar las mediciones de experimentos directos e indirectos, lo que es esencial para avanzar en la comprensión del origen, la aceleración y la propagación de los rayos cósmicos.