Kaskada wst pna ę w Po udniowym i Pó nocnym Obserwatorium

Kaskada wst pna ę w Po udniowym i Pó nocnym Obserwatorium

Kaskada wstępna
w Południowym i Północnym Obserwatorium Auger
$
Piotr Homola
$% &
'
!!
#
" %
"
"
#$
%
#$
#$
Perspektywy astrofizyki cząstek, Kraków, 15-18.10.2007
1/11
Wstęp
!
" #
$
123
/
4 5
& $
74 % %
58
% 6% #
&
%
& '()*)+ ,-
&
%
#
# %%
# # " #
4
#
&" #
#
" #
$.
%4
%
"
$ # &
7
!
Piotr Homola
8 $ * *):B
5
/
0
%
&6% # ' % "
% % # ( 9*: 7 ; 4 % 4
&
&
123
$.
% %
& 6
&
4
4
$. < 4
# 45 /3 ' % $
7= %
# % >
# " # % ? * ): ' 8 %
%
4
# & % $
$@A
$.
"
% %
%
; #% $
% % &
Perspektywy astrofizyki cząstek, Kraków, 15-18.10.2007
% #
&0
2/11
Fotony o skrajnie wysokich energiach:
efekt kaskady wstępnej (preshower effect)
/$ %
%
Piotr Homola
# #
8
E
5 54
1019 eV,
#5 4 ; 8
8
E
B '
"
Perspektywy astrofizyki cząstek, Kraków, 15-18.10.2007
4
B
3/11
Fotony o skrajnie wysokich energiach:
właściwości wielkich pęków atmosferycznych
E
E
E
'
4 ;
-
- wiele kaskad wstępnych (>99%)
- słaby efekt LPM
- brak kaskad wstępnych (<1%)
- silny efekt LPM
'%
7(
&%
C
Piotr Homola
C
D
"
# #
" 5 #5 $ C
D
'4
7(
#% & #
D
% #
" 5 #5 $ C
( )*)+ ,-B
. #
% # 4 $-B
D
Perspektywy astrofizyki cząstek, Kraków, 15-18.10.2007
4/11
Pełne symulacje wielkich pęków inicjowanych
przez fotony: PRESHOWER + CORSIKA
PRESHOWER (Homola et al., 2005):
propagacja fotonów i efekt kaskad wstępnych ponad atmosferą
Zwraca energie i typy cząstek kaskady wstępnej na zadanej granicy
atmosfery; wszystkie cząstki mają te same tory i czas przylotu.
CORSIKA (Heck et al., 1998):
uwzględniony efekt LPM; air :PDG; oddz. hadronów: QGSJET 01
Każda cząstka kaskady wstępnej inicjuje pęk cząstek w atmosferze.
Superpozycja tych pęków daje w rezultacie jeden wielki pęk
atmosferyczny.
Piotr Homola
Perspektywy astrofizyki cząstek, Kraków, 15-18.10.2007
5/11
Znaczenie lokalnego pola geomagnetycznego
!" #$%& ' ( )
*+,
% - . FG2
!" #$ & '
*+,
2
#
A
Piotr Homola
% #
4
7( A
%; 6 % 6 4
%
$ %
Perspektywy astrofizyki cząstek, Kraków, 15-18.10.2007
)
.
&4
" #
6/11
Prawdopodbieństwo powstania kaskady wstępnej
dla dwóch lokalizacji geograficznych
*
A
Piotr Homola
4
-% - .
*
#
7(
4 % 4
-
.
#%
Perspektywy astrofizyki cząstek, Kraków, 15-18.10.2007
%# 4 $
7/11
Przykład: zależność wielkiego pęku
od pola geomagnetycznego
;
5
(# ) %
5 %
4
E I9
&4
%
$ %
% &
#5B
&4
$
5
E
'
"
4
"
&
E /
'
#5B
E I9
-
E)*H* ,
.#
"
-
Pconv >99%
Pconv <1%
4
;
Piotr Homola
0
$ %
1
Pconv =85%
Pconv =5%
4
8
" #
B
$
Perspektywy astrofizyki cząstek, Kraków, 15-18.10.2007
% #
5
8/11
AUGER North + South: komplementarność
25
8
!
G 5#&B
" #
% # % ;
'
%# 4
;
&C
B
4
#B
I9 L .#
2
D
25
%
@ #&B
# " #
% # % ;
'4 % # ;
%# 4 4; # C D
8 .
Piotr Homola
&B
( )+ K
<J7 K*
#
L M9
% $ #
2F
5
3
4
3678 9
4 #
NE
H
5"
@ G 7( 4 %
" &
J4 #%
%; 6 % 6 4 %
;5 " # %
Perspektywy astrofizyki cząstek, Kraków, 15-18.10.2007
9/11
Inny przykład testowania scenariuszy “fotonowych”
:-6
5
367
4
% %
7
4
25 @ #& G 5#&
#%
% $
% # 4 $-
< 3-
, "
25
$ ? 7R*
6 3# %
4 % 4
% $
8 = 9
@ #&
G 5#&
4 % 4
'% #.4
25
E
5
O
5
Piotr Homola
BP
; %
#; 4
4
.#
#
A# #
8
%;
6
%
&4
%
O&Q
L M9 Q
Perspektywy astrofizyki cząstek, Kraków, 15-18.10.2007
10/11
Podsumowanie
;
" #
6 %
$
&4
%
% #
&
#
#
% #
G#%
%4
#
4
&
&
8.
$ %
&4
4
"
$
$
5 54 ; $. &
$
6 25 T
% $
U #
5
8 % 6S
5 4 ;5
% $ 4 ;
25 @ #& 4 %
5 # #5 4 5 %
Piotr Homola
"
5
" #
8 %S 4 %
% % 25 G 5#&
4
5 4 #%
Perspektywy astrofizyki cząstek, Kraków, 15-18.10.2007
11/11