Influência da física difrativa em chuveiros atmosféricos extensos ultraenergéticos

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2017
Autor(a) principal: Arbeletche, Luan Bonneau
Orientador(a): Gonçalves, Victor Paulo Barros
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Pelotas
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Física
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
Cromodinâmica quântica
Raios cósmicos
Chuveiros atmosféricos
Extensos
Difração
Quantum chromodynamics
Cosmic rays
Extensive air showers
Diffraction
Área do conhecimento CNPq:
CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
Link de acesso: http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/handle/prefix/18963
Resumo: A detecção de raios cósmicos ultraenergéticos (E ≈ 10^20 eV) é feita indiretamente pela observação dos chuveiros atmosféricos extensos produzidos na interação destes com a atmosfera. Para inferir as propriedades da partícula primária, é necessário comparar as observações com simulações computacionais detalhadas das cascatas de partículas. Estas empregam geradores de evento Monte Carlo para descrever interações hadrônicas em um regime de energias aproximadamente 40 vezes superior ao regime do LHC. Em particular, a difração de hádrons constitui uma classe de processos de difícil detecção em colisores e cuja modelagem não permite a aplicação da QCD perturbativa, implicando incertezas sistemáticas no âmbito de chuveiros ultraenergéticos. Nesta dissertação, investigamos o impacto das interações difrativas sobre observáveis de chuveiros atmosféricos extensos. Para tal, utilizamos o código CORSIKA junto aos geradores de evento QGSGET-II 04, EPOS LHC e Sibyll versões 2.1 e 2.3. Encontramos que a física difrativa tem impacto significativo sobre os perfis longitudinais, aumentando a profundidade de máximo em ≈ 20 g/cm², e sobre a componente muônica, modificando a densidade de múons no solo a 1 km do eixo central em até 20%. Além disso, estudamos o impacto da modificação de características de interações hadrônicas sobre observáveis de chuveiros atmosféricos. Levamos a cabo essa proposta utilizando o código CONEX junto com os geradores de evento já mencionados e um modelo de extrapolação criado para este fim. Os resultados mostram que a seção de choque inelástica tem papel preponderante no desenvolvimento das cascatas de partículas, determinando o desenvolvimento longitudinal (Xmax e Xμmax) e o conteúdo de elétrons. Demonstramos que a quantidade de múons nos chuveiros é pouco sensível à alterações na seção de choque, porém mudanças nas espécies das partículas produzidas em colisões podem modificar essa quantidade.
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spelling 2025-12-11T00:49:11Z2025-12-102025-12-11T00:49:11Z2017-02-15ARBELETCHE, Luan Bonneau. Influência da física difrativa em chuveiros atmosféricos extensos ultraenergéticos. 2017. 149 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Instituto de Física e Matemática, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2017.http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/handle/prefix/18963A detecção de raios cósmicos ultraenergéticos (E ≈ 10^20 eV) é feita indiretamente pela observação dos chuveiros atmosféricos extensos produzidos na interação destes com a atmosfera. Para inferir as propriedades da partícula primária, é necessário comparar as observações com simulações computacionais detalhadas das cascatas de partículas. Estas empregam geradores de evento Monte Carlo para descrever interações hadrônicas em um regime de energias aproximadamente 40 vezes superior ao regime do LHC. Em particular, a difração de hádrons constitui uma classe de processos de difícil detecção em colisores e cuja modelagem não permite a aplicação da QCD perturbativa, implicando incertezas sistemáticas no âmbito de chuveiros ultraenergéticos. Nesta dissertação, investigamos o impacto das interações difrativas sobre observáveis de chuveiros atmosféricos extensos. Para tal, utilizamos o código CORSIKA junto aos geradores de evento QGSGET-II 04, EPOS LHC e Sibyll versões 2.1 e 2.3. Encontramos que a física difrativa tem impacto significativo sobre os perfis longitudinais, aumentando a profundidade de máximo em ≈ 20 g/cm², e sobre a componente muônica, modificando a densidade de múons no solo a 1 km do eixo central em até 20%. Além disso, estudamos o impacto da modificação de características de interações hadrônicas sobre observáveis de chuveiros atmosféricos. Levamos a cabo essa proposta utilizando o código CONEX junto com os geradores de evento já mencionados e um modelo de extrapolação criado para este fim. Os resultados mostram que a seção de choque inelástica tem papel preponderante no desenvolvimento das cascatas de partículas, determinando o desenvolvimento longitudinal (Xmax e Xμmax) e o conteúdo de elétrons. Demonstramos que a quantidade de múons nos chuveiros é pouco sensível à alterações na seção de choque, porém mudanças nas espécies das partículas produzidas em colisões podem modificar essa quantidade.The detection of ultra-high energy cosmic rays (E ≈ 1020 eV) rely on the observation of the particle showers generated due to its interaction in the upper atmosphere. In order to obtain the properties of the primary particle one has to confront the experimental observations with detailed simulations of the particle cascades. Such simulations employ Monte Carlo event generators in order to account for the hadronic interactions that drive the cascading process, dealing with interactions in an energy regime approximatelly 40 times higher than those reached by the LHC. In particular, hadronic diffraction are a class of processes difficult to detect in collider experiments and in addition they can not be treated by means of perturbative QCD, implying the existence of systematic uncertainties in the study of atmospheric showers. In this dissertation we investigate the impact of diffractive interactions on extensive air shower observables. For this purpose we use the CORSIKA simulation package and the Monte Carlo event generators QGSJET-II 04, EPOS LHC and Sibyll versions 2.1 and 2.3. Our results show that the presence of diffractive physics has a significant impact on the longitudinal shower evolution, increasing the depth of maximum by ≈ 20 g/cm2, and on the muonic component, modifying the ground muon density at 1 km from the shower core by up to 20%. Moreover, we study the impact of the modification in the characteristics of hadronic interactions on shower observables. We perform this proposal by employing the CONEX simulation package linked with the aforementioned event generators and an extrapolation model tailored for this purpose. We show that the inelastic production cross section has a leading role on the evolution of particle cascades, determining the longitudinal development (Xmax e Xmax µ ) and the electron number. We demonstrate that the muon content of the showers is almost insensitive to modifications on the cross secion, however changes in the secondary particle species modify the number of muons.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESporUniversidade Federal de PelotasPrograma de Pós-Graduação em FísicaUFPelBrasilCC BY-NC-SAinfo:eu-repo/semantics/openAccessCIENCIAS EXATAS E DA TERRAFISICACromodinâmica quânticaRaios cósmicosChuveiros atmosféricosExtensosDifraçãoQuantum chromodynamicsCosmic raysExtensive air showersDiffractionInfluência da física difrativa em chuveiros atmosféricos extensos ultraenergéticosnfluence of diffractive physics on ultra-high energy extensive air showersinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttps://orcid.org/0000-0003-4544-9808http://lattes.cnpq.br/5321846545336311https://orcid.org/0000-0003-4943-9973http://lattes.cnpq.br/8806095256853243Müller, Márcio Aparecidohttp://lattes.cnpq.br/5978368858095560Gonçalves, Victor Paulo BarrosArbeletche, Luan Bonneaureponame:Repositório Institucional da UFPel - Guaiacainstname:Universidade Federal de Pelotas (UFPEL)instacron:UFPELORIGINALdissertacao_luan_arbeletche.pdfdissertacao_luan_arbeletche.pdfapplication/pdf7626672http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/bitstream/prefix/18963/1/dissertacao_luan_arbeletche.pdfee561c033b1977c28c4fe1cfd6771d34MD51open accessLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-867http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/bitstream/prefix/18963/2/license.txtfbd6c74465857056e3ca572d7586661bMD52open accessTEXTdissertacao_luan_arbeletche.pdf.txtdissertacao_luan_arbeletche.pdf.txtExtracted texttext/plain302381http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/bitstream/prefix/18963/3/dissertacao_luan_arbeletche.pdf.txt5a02a24467a0d84934428a0ab3a787a4MD53open accessTHUMBNAILdissertacao_luan_arbeletche.pdf.jpgdissertacao_luan_arbeletche.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1164http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/bitstream/prefix/18963/4/dissertacao_luan_arbeletche.pdf.jpg7823fccf06a7ef67d23f0ccae7eb4a06MD54open accessprefix/189632025-12-11 03:02:00.013open accessoai:guaiaca.ufpel.edu.br:prefix/18963VG9kb3Mgb3MgaXRlbnMgZGVzc2EgY29tdW5pZGFkZSBzZWd1ZW0gYSBsaWNlbsOnYSBDcmVhdGl2ZSBDb21tb25zLg==Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufpel.edu.br/oai/requestrippel@ufpel.edu.br || repositorio@ufpel.edu.br || aline.batista@ufpel.edu.bropendoar:2025-12-11T06:02Repositório Institucional da UFPel - Guaiaca - Universidade Federal de Pelotas (UFPEL)false
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