Detection of horizontal air showers and neutrino induced showers with the Pierre Auger observatory

Resumo

El descubrimiento del origen, composición y espectro energético de los rayos cósmicos con energías superiores a 10 EeV representa actualmente uno de los mayores retos para la Física de Astropartículas, Dentro de este estudio, la detección de neutrinos cósmicos tiene un especial interés pues estas partículas proporcionan una ventana única al conocimiento del origen de los rayos cósmicos, pues pueden viajar distancias cosmológicas desde las fuentes donde se originaron hasta la tierra sin interaccionar ni desviar sus trayectorias. El experimento de rayos cósmicos Pierre Auger nace con el fin de estudiar los rayos cósmicos de muy alta energía incrementando la estadística obtenida en previos experimentos. Se trata de un detector híbrido en el que se combinan dos técnicas diferentes de detección de las cascadas de partículas originadas en la atmósfera tras la interacción de un rayo cósmico con un átomo atmosférico: una red de detectores de superficie tipo Cherenkov en agua y telescopios de fluorescencia. La detección de cascadas con un ángulo cenital de llegada mayor que 60 deg, denominadas cascadas horizontales o inclinadas, juega un papel importante en el experimento. Una cascada horizontal originada por un rayo cósmico bariónico llega al suelo como un frente de muones acompañado por un halo electromagnético, pues la componente electromagnética ha sido absorbida en la atmósfera. Estas cascadas constituyen el fondo más importante para la detección de cascadas inducidas por neutrinos, pues estas partículas debido a su pequeña sección eficaz pueden originar cascadas inclinadas a gran profundidad en la atmósfera que están caracterizadas por una importante componente electromagnética en el suelo. El trabajo desarrollado en esta tesis está enmarcado dentro del estudio de cascadas horizontales con el detector de superficie del Observatorio Pierre Auger y en la capacidad de dicho detector para detectar e identificar cascadas inducidas