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Nature des Rayons Cosmiques dUltra Haute Energie (UHERC) Gilles Maurin PCC - Coll è ge de France.

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1 Nature des Rayons Cosmiques dUltra Haute Energie (UHERC) Gilles Maurin PCC - Coll è ge de France

2 Plan Problématique dAuger : Problématique dAuger : Importance de lidentification de la nature du primaire ? Méthodes de discrimination : Méthodes de discrimination : Xmax, densité de muons, rayon de courbure… Etude multidimensionnelle Etat actuel dAuger : Etat actuel dAuger : Développement des cuves, électronique…

3 100 km/h !! Zone connue Spectre des Rayons cosmiques (1)

4 Au dessus de GZK CoupureGZK Spectre des Rayons cosmiques (2)

5 Quelle est leur énergie ? Quelle est leur énergie ? Energie supérieure à la coupure GZK ? Doù viennent-ils ? Doù viennent-ils ? coupure GZK sources proches de nous 100Mpc Quelle est la nature de ces rayons cosmiques ? Quelle est la nature de ces rayons cosmiques ? p, n,, noyau, neutrino… Questions ???

6 Nature des rayons cosmiques primaires (1) Bottom - Up Mécanismes astrophysiques violents : Noyaux Actifs de Galaxies Super Novae… Signature : Particules primaires = particules chargées (proton, noyaux)

7 Nature des rayons cosmiques primaires (2) Top-Down Désintégration, annihilation … d une particule X : Défauts Topologiques (cordes, monopôles...) Particules métastables reliques du Big-Bang Signature : Particules primaires = protons, photons et neutrinos

8 PremièreInteraction Formation de la cascade électromagnétique Rayoncosmique Front de particules Formation des gerbes atmosphériques

9 e e ee e e Cascade EMCascade de pionsCascade de nucléons e e e n 2n ± Hadrons près du coeur Désintégration ± 90% de (>50 keV) 9% délectrons (>250 keV) 1% (>1 GeV) Sol z XmaxNmax Formation des gerbes 1ère interaction

10 Front de particules Excitation du diazote de lair émission isotrope de photons UV Typiquement au maximum de la gerbe : photons électrons muons (gerbe a eV ) Détecteur de Fluorescence

11 Le détecteur de fluorescence t signal Xmax Nmax

12 Xmax photon - proton – fer Le fer atteint son maximum de développement avant le proton (à même énergie) eV

13 Distribution des Xmax Proton - Fer eV vertical Distribution des Xmax à un angle donne et à une énergie donnée Besoin détudier ces distributions à chaque angle et chaque énergie Besoin destimer leffet de la détection sur la discrimination Besoin de quantifier le pouvoir discriminant Outil statistique Outil statistique

14 1 2 Le facteur de mérite

15 Exemple de facteur de mérite Paramètres de discrimination Valeur moyenne (100 showers) M=0.5 M=1 M=1.5

16 Facteur de mérite du Xmax Xmax mesure exacte Xmax à 30g/cm 2 A tout angle

17 1,5 km Le réseau de surface

18 Front de particules T1T1 T2T2 T3T3 T4T4 SD : Reconstruction en temps 1,5 km A partir de ces temps : reconstruction de la direction darrivée et de la forme du front de la gerbe.

19 Rayon de courbure Proton - Fer Le rayon de courbure du fer est plus grand que celui du proton. (à même énergie)

20 Rayon de courbure Proton - Fer Rayon de courbure en km

21 Facteur de mérite : Rayon de courbure Mérite facteur

22 Photon Electron Muon Signal dans les cuves Signal enregistré par les 3 PM : Signal déposé par les muons Loin du cœur de la gerbe

23 Densité de muons au sol Environ 30% de muons en plus pour les fer que pour les protons (à même énergie)

24 Facteur de mérite : densité de muon

25 Muon density (accuracy = 10%) Radius Curvature T 80 Rise Time T 80 Xmax (accuracy = 30g.cm -2 ) Muon density (accuracy = 20%) Mesure de la densité de muon est le meilleur critère de discrimination à 20 o Facteur de mérite : Comparaison (1)

26 Facteur de mérite : Comparaison (2) Muon density (10%) Radius Curvature T 80 Rise Time T 80 Xmax (30g.cm -2 ) Muon density (20%) Rayon de courbure est le meilleur discriminant à 40 o

27 Facteur discriminant = Combinaison linéaire Proton Iron i ajustés pour maximiser le facteur de mérite Facteur de merite 2 Discrimination améliorée Etude multidimensionnelle

28 Simulation de gerbes Analyse multidimensionnelle & composition UHERC fait en coursFutur… Progrès SDSim + Reconstruction Conclusion Etude de linformation donnée par le détecteur Etude des gerbes atmosphériques : Définition des critères de discrimination Note interne et présentation au meeting de collaboration Développement en cours : Muon Counting + reconstruction CdF

29 Travaux en cours : Analyse Amélioration de la mesure de lénergie des UHECR Etude de la direction darrivée des UHECR Anisotropie Nouveau groupe de travail : CdF – LPNHE Application aux premières données.

30 Les cartes Unifiées (UB) UB produites : 130 UB à Malargue : 113 UB installées : 36 UB en production : 300 (à Malargue mi-janvier) UB prévues : 500 mi-2004

31 Le réseau actuel 240 cuves installées (dont 40 prototypes) 114 cuves avec électronique (dont 30 prototypes) 120 km 2 Le plus grand réseau du monde

32 Les détecteurs de fluorescence 3 baies installées sur Los Leonas 3 baies installées sur Coihueco 3 baies en cours sur Los Morados

33 1 er événement stéréo hybride

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