Análisis de la fluorescencia atmosférica inducida por electrones para su aplicación a la detección de rayos cósmicos

  1. ROSADO VELEZ, JAIME
Dirigée par:
  1. Francisco Blanco Ramos Directeur
  2. Fernando Arqueros Martínez Directeur

Université de défendre: Universidad Complutense de Madrid

Fecha de defensa: 28 novembre 2011

Jury:
  1. Victoria Fonseca González President
  2. Montserrat Ortiz Ramis Secrétaire
  3. Gustavo García Gómez-Tejedor Rapporteur
  4. Margarida Fraga Rapporteur
  5. Giorgio Matthiae Rapporteur
Département:
  1. Estructura de la Materia, Física Térmica y Electrónica

Type: Thèses

Teseo: 113714 DIALNET

Résumé

La técnica de fluorescencia para la detección de rayos cósmicos se basa en la medida de la débil emisión de fluorescencia del nitrógeno atmosférico inducida por las cascadas atmosféricas iniciadas por rayos cósmicos de alta energía. Esta técnica permite hacer una medida casi calorimétrica de la energía total de la partícula primaria. Sin embargo, la precisión de la energía reconstruida está actualmente limitada por la incertidumbre en el fluorescence yield, que es el parámetro de calibración que convierte número de fotones de fluorescencia en unidades absolutas de energía. Si bien se han realizado desde hace mucho tiempo numerosos trabajos experimentales y teóricos sobre la fluorescencia atmosférica, no se ha alcanzado hasta ahora el nivel de fiabilidad y acuerdo exigido en este parámetro clave de calibración. En este trabajo se ha realizado un estudio exhaustivo de la fluorescencia del aire inducida por electrones, con un énfasis especial en el papel de los electrones secundarios, que son los principales responsables de la producción fluorescencia atmosférica. Se trata de un análisis doble. En primer lugar, se ha desarrollado un algoritmo de Monte Carlo para simular la emisión de fluorescencia y la energía depositada por los electrones dentro de un volumen de observación de geometría arbitraria para un gran rango de energías incidentes (de decenas de eV a cientos de GeV) y presiones (desde unos pocos pascales hasta condiciones atmosféricas). En segundo lugar, se ha llevado a cabo un experimento diseñado para medir las propiedades de la emisión de fluorescencia en aire a muy baja presión, donde se resaltan los efectos relacionados con la propagación de los electrones secundarios. Uno de los principales resultados ha si do la comprobación teórica de la proporcionalidad entre la intensidad de fluorescencia y energía depositada, hipótesis en la que se basa la técnica de fluorescencia para la detección de rayos cósmicos. La simulación de Monte Carlo presentada en este trabajo también ha permitido hacer un análisis crítico de las medidas disponibles del fluorescence yield y otros parámetros relacionados y justificar algunas discrepancias encontradas entre dichas medidas. Como resultado de este análisis, se ha obtenido un valor medio fiable del fluorescence yield con una incertidumbre estimada de tan sólo el 4 . Además, se ha obtenido un valor teórico del fluorescence yield que apoya los resultados experimentales. En la parte experimental se han realizado...