Estudo da componente muônica e a sua relação com a composição nuclear dos raios cósmicos e com os modelos hadrônicos de altas energias, no Observatório Pierre Auger

• Processo: 13/26444-2
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de maio de 2014
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2016
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física das Partículas Elementares e Campos
• Pesquisador responsável: Carola Dobrigkeit Chinellato
• Beneficiário: Eva Maria Martins dos Santos
• Instituição Sede: Instituto de Física Gleb Wataghin (IFGW). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 10/07359-6 - Estudo dos raios cósmicos de mais altas energias com o Observatório Pierre Auger, AP.TEM
• Assunto(s): Raios cósmicos Chuveiro atmosférico Composição química Múon Observatório Pierre Auger
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: extensive air shower | Muon Production Depth | Pierre Auger Observatory | Ultra-high energy cosmic rays | Astropartículas

Resumo

O Observatório Pierre Auger é o maior detector do Mundo de raios cósmicos com energias compreendidas entre $10^{17.5}\:\mathrm{eV}$ e $10^{20}\:\mathrm{eV}$. Composto por um detector de superfície, formado por uma rede de 1660 detectores de água de \u{C}erenkov dispostos sobre uma área de $3000\:\mathrm{km^{2}}$, e por 5 detectores de fluorescência, o Observatório Pierre Auger tem entre os seus principais objetivos determinar a origem e natureza destes raios cósmicos com uma estatística sem precedentes. Nas regiões de energia de interesse, os raios cósmicos são detectados indiretamente através dos muitos milhões de partículas que são produzidas num processo em cascata - denominado de Cascata Atmosférica Extensa, resultante da sua interação na atmosfera. Entre os resultados mais recentes publicados pelo Observatório Pierre Auger encontra-se a determinação da composição química dos raios cósmicos com energias $E > 10^{18}\:\mathrm{eV}$. Destes resultados observa-se que à medida que a energia aumenta, a composição química média dos raios cósmicos evolui de uma população maioritariamente constituída pelos elementos mais leves da tabela periódica, para uma população mais pesada. Existem diversas variáveis que são sensíveis à composição química dos raios cósmicos. Entre elas encontra-se a medição da componente muônica da cascata e, em particular, a medição do perfil de produção dos múons em função da densidade atmosférica atravessada pelas partículas da cascata. Neste projeto, pretende-se utilizar a componente muônica medida pelo detector de superfície do Observatório Pierre Auger para determinar, de forma independente, a natureza dos raios cósmicos. Na análise também se investigará a performance, relativamente à medição da componente muônica, e as potencialidades dos detectores que irão ser utilizados na nova fase do Observatório Pierre Auger, a partir de 2015. (AU)