Variação do fluxo de múons no nível do solo para simulações de raios cósmicos

Abstract

No artigo ”Tidal Frequencies in the Time Series Measurements of Atmospheric Muon Flux from Cosmic Rays”de H.Takai [2] é reportada a detecção de frequências de maré na análise espectral do fluxo de múons, provenientes de chuveiros de raios cósmicos, medido ao longo de oito anos. Para simular um efeito semelhante nós utilizamos a ferramenta de simulação CORSIKA [3]. Neste trabalho escolhemos como partícula inicial um próton com energia de 10 TeV. Para comparar com o resultado do Takai nossa simulação foi realizada com os parâmetros de Nova York, como o campo magnético e a altura do detector. No nosso modelo, nós modificamos a densidade atmosférica de modo a ter uma dependência periódica nas quatro primeiras camadas da atmosfera terrestre. As simulações mostraram um comportamento consistente com os resultados de Takai, mas foram restritas para o período de um ano, devido ao tempo computacional necessário. Porém, podemos observar que uma simples dependência periódica fenomenológica da função de densidade atmosférica pode reproduzir qualitativamente o complexo efeito de maré que são observados em resultados experimentais. Neste trabalho, também estudamos a influência do ângulo de incidência da partícula inicial e fizemos simulações de dados reais de atmosfera utilizando o programa gdastool [4].

The article ”Tidal Frequencies in the Time Series Measurements of Atmospheric Muon Flux from Cosmic Rays” from H.Takai [2] is reported the tidal frequencies in the spectral analysis of the muon flux, that comes from cosmic rays, measured during eight years. To simulate a similar effect we used a toolkit called COSIKA [3]. In this work, we chose as an initial particle a proton with an energy of 10 TeV. In order to compare with Takai’s result, our simulation is set with New York parameters, as the magnetic field and detector height. In our model, we changed the atmospheric density so we have a periodic dependency in the first four atmospheric layers. The simulations show a consistent behavior with Takai’s result, but it was restricted to a range of a year due to computation time. Still, we have shown that a simple phenomenological periodic time-dependent density function can reproduce qualitatively the complex atmospheric tides effects that are revealed in the experimental data. In this work, we also studied the importance of the incidence angle of the original particle and made real data simulation using the program gdastool [4].