Etude des rayons cosmiques ultra-énergétiques avec l'observatoire Pierre Auger : de l'acceptance du détecteur à la nature des particules primaires et aux mesures d'anisotropies

par Julien Aublin

Thèse de doctorat en Terre, océan, espace. Astroparticules

Sous la direction de Tiina Suomijärvi.


  • Résumé

    L'Observatoire Pierre Auger, actuellement en cours de construction en Argentine, étudie les rayons cosmiques dont l'énergie est supérieure à quelques EeV. L'expérience combine deux méthodes de détection des gerbes atmosphériques complémentaires: la mesure de la lumière de fluorescence et l'échantillonnage du profil latéral grâce à un réseau de détecteurs répartis au sol sur une surface d'environ 3000 kilomètres carrés. Les méthodes nécessaires au calcul de l'acceptance, dont la connaissance est cruciale pour établir le spectre d'énergie, ont été développées au cours du travail de thèse, et ont permis de déterminer de manière simple et robuste la surface effective de détection du réseau de surface de l'Observatoire Pierre Auger. L'efficacité de détection dépendant de la nature des rayons cosmiques, il est possible de caractériser leur composition grâce aux données du réseau de surface. Le calcul du spectre d'énergie des rayons cosmiques a été mené, en utilisant plusieurs méthodes pour estimer l'énergie des événements détectés. L'utilisation combinée des détecteurs de fluorescence avec le réseau de surface permet d'établir un étalonnage en énergie pratiquement indépendant des modèles d'interactions hadroniques. L'étude des anisotropies des directions d'arrivées des rayons cosmiques permet d'obtenir des informations précieuses sur leur origine et leur transport depuis leurs sources. Une nouvelle méthode d'analyse simple et efficace a été développée pour estimer les paramètres d'une anisotropie (dipôle et quadripôle) sous-jacente dans les données. Cette méthode est appliquée aux premières données de l'Observatoire Pierre Auger.

  • Titre traduit

    Study of the ultra high energy cosmic rays with the Pierre Auger observatory : from the acceptance to the identification of the primary particles and the anisotropy measurements


  • Résumé

    The Pierre Auger Observatory, still under construction in Argentina, is designed to study the cosmic rays with energies above a few EeV. The experiment combines two complementary techniques: the fluorescence light detection and the sampling of the shower with an array of detectors at ground, covering a surface of 3000 square kilometers. The calculation of the acceptance of the detector, which is of utmost importance to establish the energy spectrum, has been achieved. The method of computation of the acceptance is simple and reliable. The detection efficiency depends on the nature of primary cosmic rays, allowing to study the cosmic rays composition with the surface detector. The calculation of the cosmic rays energy spectrum has been performed, using different methods to estimate the energy of the events. A cross calibration between the fluorescence and the surface detector provides an estimation of the energy almost independent of hadronic interaction models. The study of large scale anisotropies in the cosmic rays angular distribution provides useful informations about the cosmic rays sources and the conditions of propagation. A new analysis method is presented, allowing to estimate the parameters of an underlying dipolar and quadripolar anisotropy in the data. The method is applied to a preliminary Auger data set.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (257 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. [249]-256

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  • Cote : 2006/AUB
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  • Cote : 0g ORSAY(2006)146

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