КАСКАДЕ-Гранде

KASCADE-Гранде ( акроним для KA rlsruhe S Хауэр C руды и rray DE TECTOR-Гранде) был эксперимент в области физики астрофизики в в Исследовательском центре Карлсруэ (ныне Технологический институт Карлсруэ ). Он состоял из наземной сети из 252 детекторных станций, с помощью которых измерялись обширные атмосферные ливни , вызванные реакцией высокоэнергетических космических лучей с атмосферой нашей Земли . Целью эксперимента было косвенное измерение энергетического и массового спектра космических лучей в диапазоне энергий 10 14 –10 18 эВ .  

KASCADE-Grande был продолжением оригинального эксперимента KASCADE, начатого в 1996 году. Сбор данных эксперимента KASCADE Grande начался в 2003 году и официально закончился 30 марта 2009 года. В 2013 году эксперимент был демонтирован. Некоторые из детекторов теперь используются в других экспериментах для атмосферных ливней, например Б. в ЛОФАР или Тунке .

В Центре данных космических лучей KASCADE (KCDC) данные измерений этого эксперимента теперь опубликованы.

Обзор

Эксперимент был поставлен на территории исследовательского центра. Было густонаселенное прямоугольное ядро ​​поля, которое состояло из предыдущего эксперимента KASCADE. Он был встроен в большее прямоугольное поле с большими расстояниями между отдельными детекторными станциями.

Каждая из отдельных станций содержала различные детекторы частиц ( пластиковые или жидкие сцинтилляторы с фотоумножителями ), которые чувствительны к мюонным и электромагнитным компонентам обширного атмосферного ливня. Части атмосферного ливня измерялись с каждой станции, измеренные значения собирались централизованно в реальном времени и фильтровались для выявления интересных событий. Важными локальными измеряемыми величинами были плотность частиц , время прибытия и отношение количества мюонов к электронам .

Эксперимент LOPES также находился на том же месте . LOPES измерял радиоизлучение атмосферных ливней с помощью антенн, установленных в рамках эксперимента KASCADE Grande.

Определение массы и энергии космических лучей

С помощью эксперимента энергия и масса космических лучей могли быть определены только косвенно, через их влияние на развитие и форму ливня. Важной опорой необходимой реконструкции является детальное компьютерное моделирование процессов, происходящих в земной атмосфере, которые приводят к образованию определенного ливня. Поскольку ливни, естественно, сильно колеблются даже для одинаковых частиц, реконструкция возможна только на статистической основе.

Компьютерное моделирование

Посредством обширного компьютерного моделирования с помощью симулятора ливня CORSIKA в Карлсруэ можно установить взаимосвязь между измеренной формой ливня на земле и массой и энергией образующихся первичных частиц. Одна из проблем здесь заключается в том, что компьютерное моделирование должно вычислять реакцию частиц с такой высокой энергией, что они еще не были измерены ни в одном из экспериментов с высокими энергиями в мире. Чтобы в любом случае провести моделирование, используется набор экстраполированных моделей реакций, которые, однако, основаны на разных предположениях и немного различаются в своих прогнозах. Из-за этих различий в моделях восстановленные энергия и масса также несут систематическую неопределенность в дополнение к статистической неопределенности и неопределенности измерения .

Реконструкция формы душа

На первом этапе восстанавливается форма ливня с использованием локальных данных с отдельных станций. Направление первичной частицы уже можно определить по слегка различающимся временам прибытия отдельных станций, поскольку фронт ливня перпендикулярен направлению полета первичной частицы. Передняя часть также слегка изогнута: эта кривизна также восстанавливается по временам прибытия. Плотность частиц, зарегистрированная в точках сети, адаптирована к функции радиальной плотности, исходящей из центра ливня, форма которой была определена с помощью компьютерного моделирования.

Реконструкция первичной частицы

Энергия и масса генерирующей космической частицы теперь могут быть получены из восстановленных данных о ливне. Энергия определяется через функцию радиальной плотности, преобразование опять же зависит от результатов моделирования. Для восстановления массы используются отношение количества мюонов к электронам и кривизна фронта.

веб ссылки

Координаты: 49 ° 5 ′ 58 ″  с.ш. , 8 ° 26 ′ 15 ″  в.д.