El experimento AMS-02 como observatorio de rayos gamma desde la Estación Espacial Internacional

Resumen

AMS-02 es un experimento de física de partículas desde la Estación Espacial Internacional cuyo cometido es la medida precisa de rayos cósmicos hasta la carga del hierro. Dos docenas de instituciones de varios países, colaboran en su construcción y en la explotación de los datos. Su puesta en funcionamiento está prevista para el 2009, en una misión que durará más de 3 años. En esta tesis se analizan las capacidades de detección de rayos gamma de alta energía (1-100 GeV) de este instrumento, particularmente mediante el uso del detector de trazas de silicio. Para ello se ha recurrido a una simulación Montecarlo detallada a partir de la cual se han obtenido algunos parámetros de referencia: el área efectiva pico (500 cm2 a más de 10 GeV), la resolución energética (2-3% a 10 GeV) y la resolución angular (0.1 a 10 GeV) entre otros. También se han determinado estrategias de selección de la señal de rayos gamma frente la mucho más intensa de rayos cósmicos cargados. Estos resultados se han validado mediante una extensa prueba sobre un prototipo en el acelerador Protón-Sincrotrón en el CERN. En dicha prueba, haciendo uso de un haz de electrones produciendo rayos gamma en un blanco, se confirmaron las resoluciones angular y energética para rayos gamma en el rango de las bajas energías (1-7 GeV) donde se concentrará la mayor parte de la estadística, así como el rendimiento de la electrónica de vuelo y para la detección de electrones. Finalmente, se han utilizado los rendimientos hallados para extrapolar a diversos casos de astrofísica: el estudio de modelos de púlsares, estallidos de rayos gamma, el fondo difuso galáctico y la búsqueda de materia oscura supersimétrica.