Determinación de la escala de energía del observatorio Pierre Auger con detectores de centelleo.

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El Observatorio Pierre Auger es el mas grande sistema de deteccion de rayos cosmicos de la actualidad. Su diseño hibrido consta de telescopios de fluorescencia y detectores Cherenkov (WCD). Existen tambien algunas estaciones prototipo del Upgrade del Observatorio que incorporan detectores de cent...

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Detalles Bibliográficos
Autor principal: Gesualdi, Flavia
Formato: Tesis NonPeerReviewed
Lenguaje:Español
Publicado: 2017
Materias:
Astropartículas
Calibration
Calibración
Scintillations
Centelleos
[Energy scale
Escala energía
Comic rays
Rayos cósmicos]
Acceso en línea:http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/676/1/Gesualdi.pdf
Aporte de:
Repositorio Institucional Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro (RICABIB) de Instituto Balseiro
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description El Observatorio Pierre Auger es el mas grande sistema de deteccion de rayos cosmicos de la actualidad. Su diseño hibrido consta de telescopios de fluorescencia y detectores Cherenkov (WCD). Existen tambien algunas estaciones prototipo del Upgrade del Observatorio que incorporan detectores de centelleo (SSD) sobre los WCD. En este trabajo se llevo a cabo un analisis completo de las señales de las estaciones prototipo. Ası se demostro su utilidad en el estudio de fondos de radiacion y en la determinacion de una escala de energıa. Calibrando las estaciones prototipo, se encontro un ruido de baja frecuencia en la electronica UUB. Se analizo exhaustivamente su efecto en los histogramas de calibracion. Ademas, se corrigio un desplazamiento hacia señales positivas de los histogramas de carga. Se desarroll o un algoritmo para el calculo de las señales, delimitando la region de integracion y definiendo una lınea de base variable dentro de cada traza. Se estudio la tasa de conteo de muones y electrones que se calculo a partir de los histogramas de carga de los SSD; fue necesaria una correccion barometrica. La tasa corregida mostro depender de las tensiones umbral de los fototubos del WCD debido a que el SSD trabaja en modo esclavo. De todas maneras, se observo la variacion de la tasa corregida debido a un decrecimiento Forbush, validando la calibracion de los SSD y mostrando su utilidad para analisis de fısica solar. Utilizando las mediciones a bajas energ´ıas de los WCD estandar y de los SSD prototipo, y con un metodo basado en el modelo de la Universalidad, se determino una escala de energıa del Observatorio y una correccion al numero de muones de la Universalidad. Primero se reconstruyeron los eventos utilizando las señales de los WCD. Con los parametros de la reconstruccion, se predijo la señal en todos los detectores a traves del modelo de la Universalidad. Se aplicaron posibles factores correctivos en energıa y numero de muones, cambiando las señales predichas. Se construyo un estimador que fuese mınimo cuando el acuerdo entre señales medidas y predichas en ambos detectores fuese optimo simultaneamente. Del analisis se concluyo que la extrapolacion a bajas energıas del numero de muones de la Universalidad deberıa ser incrementada en 17 %. La escala de energıa de la Universalidad resulto compatible con la determinada por fluorescencia. Los resultados de este trabajo ponen en evidencia la utilidad de los detectores de centelleo en la determinacion de la escala de energia del Observatorio Pierre Auger.
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Calibrando las estaciones prototipo, se encontro un ruido de baja frecuencia en la electronica UUB. Se analizo exhaustivamente su efecto en los histogramas de calibracion. Ademas, se corrigio un desplazamiento hacia señales positivas de los histogramas de carga. Se desarroll o un algoritmo para el calculo de las señales, delimitando la region de integracion y definiendo una lınea de base variable dentro de cada traza. Se estudio la tasa de conteo de muones y electrones que se calculo a partir de los histogramas de carga de los SSD; fue necesaria una correccion barometrica. La tasa corregida mostro depender de las tensiones umbral de los fototubos del WCD debido a que el SSD trabaja en modo esclavo. De todas maneras, se observo la variacion de la tasa corregida debido a un decrecimiento Forbush, validando la calibracion de los SSD y mostrando su utilidad para analisis de fısica solar. Utilizando las mediciones a bajas energ´ıas de los WCD estandar y de los SSD prototipo, y con un metodo basado en el modelo de la Universalidad, se determino una escala de energıa del Observatorio y una correccion al numero de muones de la Universalidad. Primero se reconstruyeron los eventos utilizando las señales de los WCD. Con los parametros de la reconstruccion, se predijo la señal en todos los detectores a traves del modelo de la Universalidad. Se aplicaron posibles factores correctivos en energıa y numero de muones, cambiando las señales predichas. Se construyo un estimador que fuese mınimo cuando el acuerdo entre señales medidas y predichas en ambos detectores fuese optimo simultaneamente. Del analisis se concluyo que la extrapolacion a bajas energıas del numero de muones de la Universalidad deberıa ser incrementada en 17 %. La escala de energıa de la Universalidad resulto compatible con la determinada por fluorescencia. Los resultados de este trabajo ponen en evidencia la utilidad de los detectores de centelleo en la determinacion de la escala de energia del Observatorio Pierre Auger. The Pierre Auger Observatory is the largest cosmic ray observatory as of today. Its hybrid design consists of a combination of fluorescence telescopes and Cherenkov detectors (WCD). Some prototype stations of the Observatory Upgrade also incorporate scintillation detectors (SSD) on top of the WCD. In this work, a complete analysis of the signals of the prototype stations was performed and applied to the study of radiation backgrounds and to the determination of an energy scale. When calibrating the prototype stations, a low frequency noise was found in the UUB electronics. Its effect on the calibration histograms was thoroughly analyzed. In addition, a shift to positive signals in the charge histograms was corrected. An algorithm was developed to calculate the signals, delimiting the integration region and defining a variable baseline within each trace. A muon and electron count rate was calculated from the SSD charge histograms; it was necessary to perform a barometric correction. The corrected count rate showed a dependance on the threshold values of the phototubes of the WCD, due to the SSD working in slave mode. Nevertheless, a Forbush decrease was observed through the variation of the corrected count rate, validating the SSD calibration and showing its utility for solar physics analysis. Using the measurements at low energies of the standard WCD and the prototype SSD, and with a Universality based method, an energy scale of the Observatory and a correction to the muon number from the Universality were determined. First, the events were reconstructed using the WCD signals. With the parameters of the reconstruction, the Universality predicted signal was calculated for all the detectors. Possible corrective factors in energy and muon number were applied, changing the predicted signals. An estimator was constructed, which was minimum when the best agreement between measured and predicted signals was reached in both detectors simultaneously. From this analysis, it was concluded that the extrapolation to low energies of the muon number of Universality should be increased by 17%. The energy scale of the Universality model was found to be compatible with the fluorescence energy scale. This work demonstrates the possibility of using scintillation detectors in the determination of the energy scale of the Pierre Auger Observatory. 2017-12-19 Tesis NonPeerReviewed application/pdf http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/676/1/Gesualdi.pdf es Gesualdi, Flavia (2017) Determinación de la escala de energía del observatorio Pierre Auger con detectores de centelleo. / Determination of the energy scale of the Pierre Auger observatory using scintillator detectors. Trabajo Especial Física, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro. http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/676/

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