Thèse soutenue

Simulation de gerbes atmosphériques aux énergies de l'observatoire Pierre Auger et fonction de distribution latérale

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Auteur / Autrice : Fabrice Cohen
Direction : Jean-Noël Capdevielle
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Terre, océan, espace. Astroparticules
Date : Soutenance en 2003
Etablissement(s) : Paris 11

Résumé

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L'Observatoire Pierre Auger est la plus importante expérience jamais conçue dans le domaine de la détection des rayons cosmiques d'ultra haute énergie. Sa superficie de 3000 km^2 par site doit apporter la statistique au delà de 10^19 eV afin d'en comprendre leur origine. Son mode de détection hybride des gerbes atmosphériques doit permettre une grande précision sur la reconstruction de l'énergie primaire et sur la direction d'arrivée. Après avoir exposé l'historique des rayons cosmiques, et la problématique liée aux énergies extrêmes, nous décrirons les détecteurs de l'Observatoire Pierre Auger, ainsi que les motivations et les contraintes à l'installation sur le site. Dans une troisième partie, nous abordons la simulation des phénomènes de gerbe atmosphérique. Nous débuterons par la description de l'interaction primaire à très haute énergie, où les modèles d'interaction hadronique doivent être extrapolés, puis nous poursuivrons par la cascade électromagnétique et la composante pénétrante que les détecteurs de fluorescence et de surface détectent. L'étude par la simulation de la distribution latérale (décroissance du signal en fonction de la distance au coeur de la gerbe) nous a conduit à proposer une nouvelle fonction de distribution latérale qui permet de s'ajuster aux gerbes individuelles et à terme, avoir une meilleure estimation de l'énergie primaire gerbe à gerbe. Cette nouvelle fonction a été appliquée aux données du réseau prototype. Nous terminerons par une présentation des données du réseau prototype installé dans la Pampa par la reconstruction de ses événements.