Medición del flujo de neutrinos cósmicos ultra energéticos mediante detectores de superficie
Esta Tesis estudia la medición de neutrinos cósmicos ultra energéticos mediantedetectores de superficie. Básicamente existen dos mecanismos a través de los cualeslos neutrinos en el rango del EeV pueden inducir señales distinguibles a nivel desuperficie. El primero consiste en la interacción de un n...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2016 |
| País: | Argentina |
| Institución: | Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales |
| Repositorio: | Biblioteca Digital (UBA-FCEN) |
| Idioma: | español |
| OAI Identifier: | tesis:tesis_n5927_Pieroni |
| Acceso en línea: | https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n5927_Pieroni |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | RAYOS COSMICOS NEUTRINOS UHE NEUTRINOS COSMOGENICOS OBSERVATORIO PIERRE AUGER CASCADAS ATMOSFERICAS EMISION Y DETECCION DE ONDAS DE RADIO COSMIC RAYS UHE NEUTRINOS COSMOGENIC NEUTRINOS PIERRE AUGER OBSERVATORY ATMOSPHERIC SHOWERS EMISSION AND DETECTION OF RADIO WAVES |
| Sumario: | Esta Tesis estudia la medición de neutrinos cósmicos ultra energéticos mediantedetectores de superficie. Básicamente existen dos mecanismos a través de los cualeslos neutrinos en el rango del EeV pueden inducir señales distinguibles a nivel desuperficie. El primero consiste en la interacción de un neutrino en la atmósfera,via corrientes cargadas o neutras, y la subsiguiente producción de una cascadaatmosférica extendida descendente. El segundo se basa en la interacción de unneutrino tau en la corteza terrestre al atravesarla de manera rasante. Este procesoda lugar a un leptón tau capaz de escapar hacia la atmósfera e iniciar en sudecaimiento una lluvia extendida ascendente de alto ángulo. En ambos casos,cuando la cascada se inicia cerca del detector, existen características en la señalproducida, relacionadas con la presencia de componente electromagnética en lalluvia, que permiten discriminar este tipo de eventos del fondo dominante debidoa rayos cósmicos de origen hadrónico. Este trabajo se divide en dos partes, que abordan dos tecnologías diferentespara estudiar las lluvias atmosféricas producidas por neutrinos. La primera partetrata la búsqueda de neutrinos basada en la interacción de las partículas de lalluvia con el Detector de Superficie del Observatorio Pierre Auger. En particular sedescribe el procedimiento de identificación, las posibles fuentes de fondo, el métododesarrollado para calcular la exposición y sus incertezas sistemáticas asociadas enla búsqueda. Asimismo, se presenta por primera vez la integración de los distintosanálisis complementarios desarrollados en Auger, que incluyen dos criterios dereconocimiento de neutrinos descendentes y uno de neutrinos rasantes, en un únicoresultado, así como la inclusión del envejecimiento del detector en el cálculo de laexposición. Ningún candidato a neutrino fue encontrado en los datos adquiridosentre el 1 de enero de 2004 y el 20 de junio de 2013. Suponiendo un flujo diferencial típico ϕ(Ev) = k * Ev^-2 y una relación entre sabores de 1 : 1 : 1, se fijó un límitesobre el flujo de neutrinos de cada sabor, de k < 6,4*10^9 GeV cm^2 s^-1 sr^-1con un nivel de confianza del 90% en el rango de 1,0*10^17 eV - 2,5*10^19 eV, elmás estricto hasta la fecha. En la segunda parte de este trabajo se estudia el potencial de la detecciónde las ondas de radio producidas por lluvias atmosféricas para identificar aquellasproducidas por neutrinos, y se investigan las capacidades y limitaciones de unarreglo de antenas de radio a la hora de detectar neutrinos ultra energéticos rasantes. Para ello se utilizaron simulaciones que incluyen la interacción del neutrino en la Tierra, el decaimiento del leptón tau en la atmósfera, el subsiguiente desarrollode la lluvia atmosférica extendida con producción de radiación electromagnéticaen frecuencias de radio, y la generación de la señal en las antenas del detector. Apartir de estas simulaciones se desarrollaron algoritmos de reconstrucción e identificación que permiten distinguir eventos iniciados por neutrinos de los generadospor el fondo de lluvias hadrónicas. Se utilizaron estos criterios para calcular laexposición que podrían alcanzar detectores de diferentes tamaños y topologías,concluyendo que la técnica puede ser competitiva para la siguiente generación dedetectores de neutrinos. |
|---|