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
- Технологический институт Карлсруэ: KASCADE-Grande
- Центр данных космических лучей КАСКАД (KCDC)
- CORSIKA имитация душа
- LOPES эксперимент
Координаты: 49 ° 5 ′ 58 ″ с.ш. , 8 ° 26 ′ 15 ″ в.д.