نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسنده
دانشکده فیزیک، دانشگاه شهید باهنر کرمان، ایران
چکیده
ترکیبات جرمی پرتوهای کیهانی و در نتیجه تعیین منابع آنها، به ویژه در انرژی‌های بالا، یکی از مهم‌ترین بخش‌های فیزیک نجوم ذره‌ای و دانش پرتوهای کیهانی است که می تواند به شناخت بهتر کیهان نیز کمک کند. تاکنون روش‌های مختلفی برای تخمین ترکیبات جرمی مورد استفاده قرار گرفته است که مهم‌ترین آنها توسط گروه رصدخانه پیر اوژه انجام شده است. در کار حاضر برای تخمین ترکیبات جرمی پرتوهای کیهانی، از دو روش مختلف (اول استفاده از مؤلفۀ میونی و دوم عمق جوی بیشینه) استفاده می‌شود که با مقایسۀ داده‌های تجربی و شبیه‌سازی شده انجام شده‌اند. افزایش در ترکیب جرمی و شار کم فوتون ها در انرژی‌های بالا مشاهده می‌شود. نمودار عمق جوی بیشینه بر حسب انرژی که با روش آماری برونیابی و درونیابی تولید می‌شود، افت و خیزهای معناداری دارد که نتایج رصدخانۀ پیر اوژه را تأیید می‌کند. در انرژی‌های بالاتر، درصدی از ذرات اولیه تمایل به ذرات سنگین‌تر دارند و در انرژی‌های پایین، ذرات اولیه سبک‌تر هستند. همچنین مهم‌ترین شکستگی‌ها در طیف انرژی پرتوهای کیهانی دیده می شود.
کلیدواژه‌ها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
Investigation of ultra-high energy cosmic ray mass composition by the ground based detectors
نویسنده [English]
- Saeed Doostmohammadi
Faculty of Physics, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran
چکیده [English]
Mass composition of cosmic rays and thus determining their sources, especially at high energies, is one of the most important parts of astroparticle physics and cosmic ray science which also can help to know the universe better. Many different methods have been used to estimate the mass composition so far, which the most important of them has been done by Pierre Auger observatory group. In present work, in order to estimate the mass composition of cosmic rays, two different ways (first using from muonic component and second, maximum atmospheric depth) are used which they have been done by comparing experimental data and simulated ones. An increase in the mass composition and low flux of photons is observed at high energies. The diagram of maximum atmospheric depth in terms of energy, which is produced by extrapolation and interpolation statistical method, raises and falls meaningfully that is compatible to the results of Pierre Auger observatory. At higher energies, the percentage of primary particles have a tendency to heavier particles and in low energies the primary particles are lighter. Also, the most important breaks in the energy spectrum of cosmic rays are seen.
کلیدواژه‌ها [English]
- cosmic ray
- extensive air shower
- mass composition
- maximum atmospheric depth
- J Linsley, 8th ICRC 4 (1963) 77.
- A M Hillas, Phys. 31 (2005) R95.
- D Allard, E Parizot, and A V Olinto, Phys. 27 (2007) 61.
- R Aloisio, V Berezinsky, P Blasi, et. al., Phys. 27 (2007) 76.
- R Ulrich, R Engel, and M Unger, Rev. D, 83 (2011) 054026.
- R Engel, D Heck, and T Pierog, Rev. Nucl. Part. Sci. 61 (2011) 467.
- J Knapp, D Heck, S J Sciutto, M T Dova, and M Risse, Astroparticle Physics, 19 (2003) 77.
- The Pierre Auger Collaboration, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A 798(2015) 172.
- A Letessier-Selvon et al. (Pierre Auger Collab.), Proc. 33rd Int. Cosmic Ray Conf., Rio de Janeiro, Brazil (2013).
- K H Kampert, M Unger, Astroparticle Physics, 35 (2012) 660.
- A Aab et al.(Pierre Auger Collaboration), Rev. D, 90 (2014) 12.
- Pierre Auger Collaboration (2021), Auger Open Data release 1-2021
- D Heck et al., Report FZKA-6019 (1998), Forschungszentrum Karlsruhe.
- S Ostapchenko, Phys. B. Proc. Suppl. 151 (2006) 143.
- H Fesefeldt, Report PITHA-85/02 (1985).
- J N Capdevielle et al., “The Karlsruhe Extensive Air Shower Simulation Code CORSIKA”, Kernforschungszentrum Karlsruhe, KfK (1992) 4998.
- J Nishimura and K Kamata, Theor. Phys. 6 (1958) 93.
- K Greisen, Rev. Nucl. Part. Sci. 10 (1960) 63.
- A Aab et al. (Pierre Auger Collaboration), Instrum. Meth. 798 (2015) 172.
- T Antoni et al., Phys. 24 (2005) 1.
- P Bhattacharjee and G. Sigl, Rep. 327 (2000) 109.
- J Abraham, et. al., (Pierre Auger collaboration) Astroparticle Physics 29 (2008) 243.
- N Busca, D Hooper, and E W Kolb, Rev. D73 (2006) 123001.
- A Aab et al.(Pierre Auger Collaboration) Rev. D 91 (2015) 032003.
)