Influência da física difrativa em chuveiros atmosféricos extensos ultraenergéticos
Abstract
A detecção de raios cósmicos ultraenergéticos (E ≈ 10^20 eV) é feita indiretamente pela observação dos chuveiros atmosféricos extensos produzidos na interação destes com a atmosfera. Para inferir as propriedades da partícula primária, é necessário comparar as observações com simulações computacionais detalhadas das cascatas de partículas. Estas empregam geradores de evento Monte Carlo para descrever interações hadrônicas em um regime de energias aproximadamente 40 vezes superior ao regime do LHC. Em particular, a difração de hádrons constitui uma classe de processos de difícil detecção em colisores e cuja modelagem não permite a aplicação da QCD perturbativa, implicando incertezas sistemáticas no âmbito de chuveiros ultraenergéticos. Nesta dissertação, investigamos o impacto das interações difrativas sobre observáveis de chuveiros atmosféricos extensos. Para tal, utilizamos o código CORSIKA junto aos geradores de evento QGSGET-II 04, EPOS LHC e Sibyll versões 2.1 e 2.3. Encontramos que a física difrativa tem impacto significativo sobre os perfis longitudinais, aumentando a profundidade de máximo em ≈ 20 g/cm², e sobre a componente muônica, modificando a densidade de múons no solo a 1 km do eixo central em até 20%. Além disso, estudamos o impacto da modificação de características de interações hadrônicas sobre observáveis de chuveiros atmosféricos. Levamos a cabo essa proposta utilizando o código CONEX junto com os geradores de evento já mencionados e um modelo de extrapolação criado para este fim. Os resultados mostram que a seção de choque inelástica tem papel preponderante no desenvolvimento das cascatas de partículas, determinando o desenvolvimento longitudinal (Xmax e Xμmax) e o conteúdo de elétrons. Demonstramos que a quantidade de múons nos chuveiros é pouco sensível à alterações na seção de choque, porém mudanças nas espécies das partículas produzidas em colisões podem modificar essa quantidade.