Entwicklung eines neuartigen atmosphärischen Tscherenkovdetektors und Messungen an hochenergetischer kosmischer Strahlung zwischen 15 und 1000 TeV:
Gespeichert in:
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| Veröffentlicht: |
München
Max-Planck-Inst. für Physik
1994
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INHALTSVERZEICHNIS
ZUSAMMENFASSUNG.
V
INHALTSVERZEICHNIS
.
VII
ABBILDUNGSVERZEICHNIS
.
.X
TABELLENVERZEICHNIS
.
XIV
1
EINLEITUNG
.
1
1.1
ASTROPHYSIK
DER
KOSMISCHEN
STRAHLUNG
.
3
1.1.1
SPEKTRUM
UND
ZUSAMMENSETZUNG
DER
KOSMISCHEN
STRAHLUNG
.
4
1.2
HOCHENERGETISCHE
Y-ASTRONOMIE
.
6
1.2.1
DIE
ERZEUGUNG
HOCHENERGETISCHER
PHOTONEN
.
6
1.2.2
HOCHENERGETISCHE
Y-STRAHLUNG
VON
AKTIVEN
GALAXIEN
.
7
1.2.3
TRANSPARENZ
DES
UNIVERSUMS
FUER
Y-STRAHLUNG
.
8
1.2.4
KASKADEN
AM
NIEDERENERGETISCHEN
PHOTONUNTERGRUND,
DIFFUSE
Y-STRAHLUNG
UND
KOSMISCHE
STRINGS
.
9
1.2.5
EXPERIMENTELLE
STRATEGIE
ZUR
BEOBACHTUNG
KOSMISCHER
Y-STRAHLUNG
.
12
2
LUFTSCHAUER
UND
DIE
ENTSTEHUNG
VON
TSCHERENKOVSTRAHLUNG
IN
DER
ATMOSPHAERE
.
13
2.1
QUALITATIVE
BESCHREIBUNG
DER
ENTWICKLUNG
VON
LUFTSCHAUEM
IN
DER
ATMOSPHAERE
.
13
2.1.1
DIE
ENTWICKLUNG
ELEKTROMAGNETISCHER
KASKADEN
.
13
2.1.2
DIE
ENTWICKLUNG
HADRONISCHER
SCHAUER
.
14
2.1.3
DIE
LATERALVERTEILUNG
DER
ELEKTRONEN
AUF
DETEKTOREBENE
.
15
2.2
TSCHERENKOVSTRAHLUNG
IN
DER
ATMOSPHAERE
.
16
2.2.1
DAS
PHAENOMEN
DER
TSCHERENKOVSTRAHLUNG
.
16
2.2.2
TSCHERENKOVLICHT
IN
DER
ATMOSPHAERE
.
17
2.2.3
TSCHERENKOVSTRAHLUNG
IN
LUFTSCHAUEM
.
19
2.3
DIE
OPTISCHEN
TRANSMISSIONSEIGENSCHAFTEN
DER
ATMOSPHAERE
.
22
2.3.1
STREU
UND
ABSORPTIONSPROZESSE
VON
LICHT
IN
DER
ATMOSPHAERE
.
22
2.3.2
TRANSMISSION
VON
LICHT
IN
DER
ATMOSPHAERE
.
24
2.4
DER
LICHTUNTERGRUND
DES
NACHTHIMMELS
.
26
2.4.1
DER
URSPRUNG
DES
NACHTHIMMELSLICHTES
.
26
2.4.2
SPEKTRALE
ZUSAMMENSETZUNG
DES
NACHTHIMMELSLICHTES
.
27
2.5
SIMULATION
VON
Y
UND
HADRONINDUZIERTEN
LUFTSCHAUEM
.
29
2.5.1
DIE
LONGITUDINALE
ENTWICKLUNG
DES
SCHAUERS
UND
DIE
LATERALVERTEILUNG
DES
TSCHERENKOVLICHTS
.
;
.
29
2.5.2
DIE
ATMOSPHAERE
ALS
HOCHAUFLOESENDES
KALORIMETER
ZUR
MESSUNG
DER
SCHAUERENERGIE
.
31
3
AIROBICC
-
EIN
NEUARTIGER
TSCHERENKOVDETEKTOR
ZUR
BEOBACHTUNG
VON
LUFTSCHAUERN
MIT
GROSSER
WINKELAKZEPTANZ
.35
3.1
DAS
HEGRA-EXPERIMENT
IN
LA
PALMA
.
35
3.2
DER
AUFBAU
DER
AIROBICC-ZAEHLER
.
39
3.2.1
VORUEBERLEGUNGEN
ZUR
KONSTRUKTION
EINES
DETEKTORS
FUER
ATMOSPHAERISCHE
TSCHERENKOVSTRAHLUNG
.
39
3.2.2
DAS
OPTISCHE
SYSTEM
UND
DER
GESAMTAUFBAU
.
41
3.2.3
DER
SEKUNDAERELEKTRONENVERVIELFACHER
.
43
3.2.4
DIE
SPEKTRALE
EMPFINDLICHKEIT
DES
DETEKTORS
.
44
3.2.5
DIE
ELEKTRONIK
DES
AIROBICC-DETEKTORS
.
45
VIII
INHALTSVERZEICHNIS
3.3
ZEITMESSUNG
IM
SUBNANOSEKUNDENBEREICH
.
47
3.3.1
DIE
ZEITAUFLOESUNG
EINES
AIROBICC-ZAEHLERS
.
47
3.3.2
ZEITKALIBRATION
DER
SIGNALKABEL
MIT
DEM
LICHTPULSER
.
47
3.4
PULSHOEHENMESSUNG
UEBER
HOHEN
DYNAMIKBEREICH
.49
3.4.1
RELATIVKALIBRATION
DER
PULSHOEHEN
MIT
DEM
RINGVERFAHREN
.
50
4
MESSUNG
UND
ANALYSE
DER
TSCHERENKOVSTRAHLUNG
IN
LUFTSCHAUERN,
VERGLEICH
MIT
SIMULATIONEN
.53
4.1
RICHTUNGSBESTIMMUNG
UND
DIE
ZEITLICHE
STRUKTUR
DES
LICHTKEGELS
.
53
4.1.1
REKONSTRUKTION
DER
EINFALLSRICHTUNG
.
53
4.1.2
MESSUNG
DER
ZEITLICHEN
STRUKTUR
DES
TSCHERENKOVLICHTKEGELS
.
55
4.2
BESTIMMUNG
DES
SCHAUERZENTRUMS
.
59
4.3
MESSUNG
DER
LATERALEN
TSCHERENKOVLICHTVERTEILUNG
IN
LUFTSCHAUEM
.
63
4.3.1
MESSUNG
UND
PARAMETRISIERUNG
DER
LATERALEN
LICHTVERTEILUNG
EINZELNER
SCHAUER
UND
DEFINITION
VON
PARAMETERN
.
63
4.3.2
DAS
LICHT/ELEKTRON-VERHAELTNIS
IN
LUFTSCHAUEM
.
66
4.4
MESSUNG
DER
LICHTPARAMETER
-
STRATEGIEN
ZUR
ANALYSE
DER
CHEMISCHEN
KOMPOSITION
DER
KOSMISCHEN
STRAHLUNG
.
69
5
DIE
WINKELAUFLOESUNG
VON
AIROBICC
.
74
5.1
ANALYTISCHE
VORBETRACHTUNG
ZUR
WINKELAUFLOESUNG
.
74
5.2
BESTIMMUNG
DER
WINKELAUFLOESUNG
AUS
DEN
DATEN
.
77
5.2.1
ANWENDUNG
DES
SCHACHBRETTVERFAHRENS
AUF
DIE
EXPERIMENTELLEN
DATEN
.
77
5.2.2
ANWENDUNG
DES
SCHACHBRETTVERFAHRENS
AUF
DIE
SIMULATIONSDATEN
.
79
5.2.3
WINKELFEHLER
DURCH
DEN
FEHLER
BEI
DER
ORTSBESTIMMUNG
DES
SCHAUERZENTRUMS
.
80
5.2.4
DIE
ENERGIEABHAENGIGKEIT
DER
WINKELAUFLOESUNG
.
81
5.3
DIE
GENAUIGKEIT
DER
ABSOLUTORIENTIERUNG
.
83
5.3.1
VERGLEICH
DER
ORIENTIERUNG
VON
AIROBICC
MIT
DER
SZINTILLATORMATRIX
.
84
5.3.2
VERGLEICH
DER
ABSOLUTEN
ORIENTIERUNG
VON
AIROBICC
MIT
LUFTSCHAUEM,
DIE
GLEICHZEITIG
IM
TSCHERENKOVTELESKOP
AUFGEZEICHNET
WURDEN
.
86
5.4
KONSEQUENZEN
FUER
DIE
SUCHE
NACH
PUNKTQUELLEN
.
89
6
ENERGIESCHWELLE
DER
TSCHERENKOVMATRIX
FUER
Y-SCHAUER
UND
FUER
HADRONINDUZIERTE
LUFTSCHAUER
.92
6.1
BESTIMMUNG
DER
ENERGIESCHWELLE
VON
Y
UND
HADRONSCHAUEM
MIT
SIMULATIONSDATEN
.
92
6.2
ABLEITUNG
DER
ENERGIESCHWELLE
AUS
DEM
GEMESSENEN
FLUSS
DER
KOSMISCHEN
STRAHLUNG
.
98
6.2.1
DIE
ZENITWINKELABHAENGIGKEIT
DES
GEMESSENEN
FLUSSES
.
98
6.2.2
BERECHNUNG
DER
ZENITWINKELABHAENGIGEN
ENERGIESCHWELLE
AUS
DEM
GEMESSENEN
FLUSS
UNTER
BERUECKSICHTIGUNG
DER
CHEMISCHEN
KOMPOSITION
DER
KOSMISCHEN
STRAHLUNG
.
99
6.3
BERUECKSICHTIGUNG
DER
DEKLINATIONS
UND
MESSZEIT
EINZELNER
HIMMELSOBJEKTE
.
103
7
SUCHE
NACH
PUNKTFOERMIGEN
QUELLEN
HOCHENERGETISCHER
KOSMISCHER
STRAHLUNG.
105
7.1
METHODE
DER
QUELLENSUCHE
.
105
7.1.1
DEFINITION
DER
QUELLENREGION
UND
DES
UNTERGRUNDES
.
105
7.1.2
BESTIMMUNG
DES
ERWARTETEN
UNTERGRUNDES
KOSMISCHER
STRAHLUNG
.
108
7.1.3
DEFINITION
DER
SIGNIFIKANZ
DER
GEZAEHLTEN
EREIGNISSE
AUS
DER
RICHTUNG
DES
BEOBACHTETEN
HIMMELSOBJEKTS
.
108
7.1.4
DEFINITION
DER
OBEREN
FLUSSGRENZE
VON
KOSMISCHEN
TEILCHEN
AUS
DER
RICHTUNG
EINER
ASTROPHYSIKALISCHEN
PUNKTQUELLE
.
109
7.2
DER
MIT
AIROBICC
AUFGEZEICHNETE
DATENSATZ
.
110
7.2.1
INTENSITAETSVERTEILUNGEN
UND
GESAMTMESSZEIT
.
110
INHALTSVERZEICHNIS
IX
7.3
DER
KREBSNEBEL
.
113
7.3.1
ANALYSE
DER
KOSMISCHEN
STRAHLUNG
AUS
DER
RICHTUNG
DES
KREBSNEBELS
.
113
7.3.2
DISKUSSION
DER
FLUSSGRENZE
FUER
Y-STRAHLUNG
VOM
KREBSNEBEL
.
115
7.4
DIE
AKTIVE
GALAXIE
MRK-421
.
116
7.4.1
ANALYSE
DER
KOSMISCHEN
STRAHLUNG
AUS
DER
RICHTUNG
VON
MRK-421
.
116
7.4.2
PHYSIKALISCHE
BEDEUTUNG
DER
NICHT-BEOBACHTUNG
VON
Y-STRAHLUNG
VON
MRK-421
.
118
7.5
WEITERE
POTENTIELLE
QUELLEN
HOCHENERGETISCHER
Y-STRAHLUNG
.
121
8
IDENTIFIKATION
VON
PHOTON
UND
HADRONSCHAUERN
MIT
AIROBICC
.
124
8.1
PHYSIKALISCHE
GRUNDLAGE
DER
UNTERSCHEIDUNG
VON
PHOTON
UND
HADRONSCHAUEM
IN
DER
ATMOSPHAERE
.
124
8.2
ERSTE
UNTERSCHEIDUNG
VON
Y
UND
HADRONSCHAUEM
DURCH
DAS
ELEKTRON/LICHT-VERHAELTNIS
.
127
8.3
DAS
LES-VERFAHREN
ZUR
Y/HADRON-TRENNUNG
-
BERUECKSICHTIGUNG
DER
STRUKTUR
DER
LATERALEN
LICHTVERTEILUNG
.
129
8.4
ANWENDUNG
DES
LES-VERFAHRENS
ZUR
Y/HADRON-TRENNUNG
AUF
EXPERIMENTELLE
DATEN
.
134
8.4.1
SELEKTION
DER
DATEN
IM
ENERGIEBEREICH
60
-
200
TEV
.
134
8.4.2
Y
HADRON-TRENNUNG
ZUR
SUCHE
VON
ASTROPHYSIKALISCHEN
Y-QUELLEN
.
137
8.5
SUCHE
NACH
DIFFUSER,
ISOTROPER
Y-STRAHLUNG
MIT
AIROBICC
.
139
8.5.1
METHODE
DER
SUCHE
NACH
DIFFUSER
Y-STRAHLUNG
.
140
8.5.2
ERGEBNISSE
DER
SUCHE
NACH
DIFFUSER
Y-STRAHLUNG
.
141
8.5.3
KONSEQUENZEN
FUER
THEORETISCHE
MODELLE
KOSMISCHER
STRINGS
.
144
ANHANG
A
.146
MONTE-CARLO-SIMULATIONEN
FUER
AIROBICC
.
146
1.
SCHAUERSIMULATION
FUER
DAS
HEGRA-EXPERIMENT
.
146
2.
SIMULATION
DES
TSCHERENKOVDETEKTORS
AIROBICC
.
147
ANHANG
B
.149
OPTISCHE
EIGENSCHAFTEN
DES
AIROBICC-DETEKTORS
.
149
1.
GEOMETRIE
VON
LICHTKOLLEKTOR
UND
SEV
EINES
AIROBICC-ZAEHLERS
.
149
2.
OPTISCHE
EIGENSCHAFTEN
DES
LICHTKOLLEKTORS
.
149
3.
OPTISCHE
AKZEPTANZREGIONEN
.
151
ANHANG
C
.153
DIE
VERSTAERKUNGSKENNLINIE
DES
AIROBICC
VERSTAERKERS
.
153
ANHANG
D
.155
OPTISCHE
EIGENSCHAFTEN
DER
ATMOSPHAERE
UND
DER
LICHTUNTERGRUND
DES
NACHTHIMMELS
.
155
1.
TRANSMISSION
DER
ATMOSPHAERE
.
155
2.
LICHTUNTERGRUND
DES
NACHTHIMMELS
.
;
.
156
LITERATURVERZEICHNIS
.
158
DANKSAGUNG
.162
LEBENSLAUF
.163 |
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