Física de partículas com chuveiros atmosféricos

• Processo: 16/12735-3
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de outubro de 2016
• Data de Término da vigência: 30 de setembro de 2017
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física das Partículas Elementares e Campos
• Pesquisador responsável: Luiz Vitor de Souza Filho
• Beneficiário: Raul Ribeiro Prado
• Supervisor: Michael Unger
• Instituição Sede: Instituto de Física de São Carlos (IFSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Alemanha
• Vinculado à bolsa: 14/10460-1 - Análise de chuveiros atmosféricos extensos: física de partículas com aceleradores extraterrestres, BP.DR
• Assunto(s): Raios cósmicos Chuveiro atmosférico Física de partículas Observatório Pierre Auger
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: air showers | Cosmic Rays | Data analysis | Particle physics | Pierre Auger Observatory | Raios Cósmicos

Resumo

Durante o século 20, novas escalas físicas foram sistematicamentes exploradas em aceleradores de partículas e observatórios. O elegante Modelo Padrão da física de partículas foi desenvolvido e impressionantemente testado. Nosso conhecimento sobre o Universo tem aumentado significativamente com novas descobertas and fenômenos sendo explorados. A Astrofísica de Partículas, ou física de raios cósmicos, é uma área de pesquisa na qual as duas escalas extremas (escala de Hubble e de Planck) tem um papel importante.Devido as limitaçoes fundamentais dos aceleradores, somente através dos raios cósmicos é possível acessar energias no centro de massa mais de uma order de grandeza maiores que as alcançadas no LHC. De fato, raios cósmicos de altíssimas energias (E > 10 18 eV) são a única possibilidade de explorar escalas de energia acima de 100 TeV nos próximos anos.Por outro lado, a interpretação dos dados de raios cósmicos depende de uma sólido conhecimento sobre o desenvolvimento dos chuveiros atmosféricos gerados pela interação do raio cósmico primário com núcleos da atmosfera. Especificamente a modelagem precisa das interações hadron-ar que ocorrem durante o desenvolvimento do chuveiro é a maior fonte de incerteza na interpretação dos dados. Este projeto se propõe a contribuir com a interface entre a física de partículas e os chuveiros atmosféricos como esplicado acima. Este projeto está de perfeito acordo com o plano de pesquisa de doutorado do estudante. O desenvolvimento deste projeto será realizado em colaboração com o grupo de astrofísica de partículas do KIT, que é um grupo tradicional nesta área e um dos mais produtivos em raios cósmicos. O estudante está também preparado para este estágio. O trabalho que ele tem desenvolvido desde de seu mestrado, e na primeira parte do doutorado, lhe proporcionou as ferramentas e a experiencia necessária para realizar da melhor maneira possível o estágio no KIT. No momento, o estudante finalizou todos os cursos e exames exigidos pelo programa de pós-graduação do IFSC e portanto ele está livre para se dedicar em tempo integral ao presente projeto. Nós estamos propondo um projeto de pesquisa focado na física de partículas necessária para entender e extrair informações dos chuveiros atmosféricos. Dois caminhos serão seguidos nesta direção. Primeiro, nós propomos a participação do estudante na análise de dados do experimento NA61, do CERN. Este experimento mede propriedades das interações hadrônicas relevantes para descrever os chuveiros atmosféricos. Na segunda etapa nós propomos usar simulações de chuveiros atmosféricos para estudar as correlações entre os observáveis do chuveiro e as propriedades da partícula primária. Esta segunda etapa será realizada em colaboração com o Dr. Tanguy Pierog. (AU)