Vliv nové energetické kalibrace experimentu KASCADE na fyzikální analýzy detekovaných spršek kosmického záření

Abstract

Experiment KASCADE byl povrchový detektor zaznamenávající hustotu sekundárních částic rozsáhlých atmosférických spršek vzniklých interakcí primárního kosmického záření s atmosférickými jádry. V této práci navrhujeme nový způsob rekonstruování energie spršek kosmického záření detekovaných experimentem KASCADE. Použijeme přitom dodatečnou informaci o velikosti sklonu laterální ditribuční funkce signálu $s$ jako dalšího parametru. Využíváme spojení univerzálního vztahu mezi tzv. chybějící energií spršky při optické dedtekci a počtem mionů detekovaných na zemi, dále vztahu mezi kalorimetrickou energií spršky a počtem nabitých částic na zemi. Tento nový způsob určení energie spršky, jako součet kalorimetrické a chybějící energie, poskytuje lepší odhad energie spršky než standardním způsobem. Odhadujeme vliv této nové energetické kalibrace na energetickou závislost počtu mionů, frakce neviditelné energie, a energetická spektra lehkých, středně těžkých a těžkých částic společně s celkovým energetickým spektrem.

The experiment KASCADE was a surface detector observing the secondary particles of the extensive air showers produced by the interaction of primary cosmic rays with the atmospheric nuclei. We propose a new energy reconstruction formula of the experiment KASCADE by utilising the shape parameter $s$ of the reconstructed lateral distribution function. We apply a universal relation between the invisible energy during optical detection and the number of muons measured at ground by the KASCADE experiment, along with the relation between the calorimetric energy and the number of charged particles measured at ground. This new energy estimator, as a sum of invisible and calorimetric energy, provides an improved estimation of the shower energy than the standard energy estimator. We estimate the consequences of this new energy calibration, such as the change in the energy dependence of the muon number, the invisible energy fraction, and the energy spectrum of light, medium-heavy and heavy particles along with the total energy spectrum.