Hadronic interactions and composition of cosmic rays with the Pierre Auger Observatory

ANDRADA, B.

Otro; Pierre Auger Collaboration Internal Note; 2020

El Observatorio Auger ha producido resultados de gran impacto entre los que se destacan la precisa determinación del espectro de energía desde 5x10^17 eV en adelante, la evolución con la energía de la composición por grupos de masa (livianos-pesados) y una anisotropía dipolar a gran escala indicativa del origen extragaláctico de los rayos cósmicos de energía superior a 8x10^18 eV. También ha mostrado que ninguno de los modelos de interacciones hadrónicas que se utilizan para interpretar las observaciones predicen las densidades de muones medidas en la superficie a energías de 10^19 eV, fenómeno conocido como déficit de muones. A estas energías, dichos modelos son extrapolaciones de los obtenidos a partir de los resultados del Large Hadron Collider (LHC), cuya máxima energía en el centro de masa es muy cercana a la actual energía umbral del Observatorio Auger (~10^17 eV). En esta tesis se presenta un análisis de eventos híbridos de alta calidad detectados con el Observatorio Auger con una energía reconstruida de 10^17.5 eV. El trabajo es un detallado estudio comparativo evento  a evento basado en que la parte electromagnética de las lluvias atmosféricas extendidas está bien entendida (y logra ser bien reproducida en simulaciones) y que todo parece indicar que las discrepancias previamente mencionadas entre datos y simulaciones provienen de problemas con la componente hadrónica de las lluvias. Con el objetivo de estudiar si este fenómeno persiste al acercarnos a las energías de validez de los modelos, se replicaron los eventos medidos con simulaciones de manera tal de garantizar que los perfiles longitudinales medidos sean adecuadamente reproducidos. Luego se estudiaron las distribuciones laterales de partículas a nivel del suelo encontrando discrepancias entre los datos y las predicciones de los modelos, aunque no se ha podido identificar unívocamente su causa.