Systematická nepřesnost složení kosmického záření interpretovaného z měření hloubek maxim spršek různými Monte Carlo generátory

Abstract

Hmotnostní spektrum patří mezi nejdůležitější pozorovatelné veličiny ve studiu původu vysokoenergetického (nad 1018 eV) kosmického záření. Tyto primární částice interagují s atmosférickými jádry a vytváří rozsáhlé spršky sekundárních částic. K určení složení primárních částic jsou porovnávána data získána z pozemních detektorů s výsledky simulací spršek. K těmto simulacím lze použít Monte Carlo program pro vysoké energie CORSIKA, nebo jedno-dimenzionální hybridní simulační program CONEX, který kombinuje Monte Carlo simulace s řešením kaskádních rovnic. Monte Carlo simulace jsou prováděny pomocí modelů hadronických interakcí, které byly vytvořené na základě dat z urychlovačů a extrapolovány do energií pozorovaného vysokoenergetického kosmického záření. Tato práce se zabývá systematickými nepřesnostmi složení kosmického záření v energetickém rozsahu 1018,5 -1019,0 eV způsobenými rozdíly mezi simulačními programy CORSIKA a CONEX. Jsou popsány i rozdíly v nafitovaném složení kosmického záření v závislosti na použitém modelu hadronických interakcí.

The mass composition is one of the key observables in studies of the origin of ultra-high energy cosmic rays (above 1018 eV). These primary particles induce extensive air showers of secondary particles. The mass composition of primary cosmic rays is deduced from the comparison of air-shower data with the predictions from simulations. For these simulations, Monte Carlo program CORSIKA or one-dimensional hybrid simulation program CONEX, that combines Monte Carlo simulations with numeric solutions of cascade equations, can be used. Monte Carlo simulations are performed using hadronic interaction models based on accelerator data and extrapolated to the energies of ultra-high energy cosmic rays. This thesis studies the systematic uncertainty of mass composition of cosmic rays in the energy range 1018,5 -1019,0 eV caused by the differences between the simulation programs. The differences in the fitted mass composition using different hadronic interaction models are described.