Wissenschaftliche Berichte - FZKA 5828

Comparison of Hadronic Interaction Models Used in Air Shower Simulationsand of Their Influence on Shower Development and Observables

Abstract

In the extensive air shower simulation program CORSIKA the interaction modelsHDPM and VENUS are available to simulate hadronic reactions of cosmic rays inthe atmosphere. In the most recent version of CORSIKA we have implemented threefurther interaction models which are widely used in air shower simulations,namely SIBYLL, QGSJET, and DPMJET. A comparison of the interaction models with each other and with experimental data was performed for primary nucleons, mesons,and nuclei in the energy range from $E_{lab} = 10^{11}$ to 10$^{17}$ eV colliding with nucleons and nitrogen. In addition, the properties of 10$^{14}$ and 10$^{15}$ eV air showers induced by primary $p$ and $Fe$ nuclei simulated with the different models were examined.

Vergleich hadronischer Wechselwirkungsmodelle für Luftschauersimulationen und ihres Einflusses auf Schauerentwicklung und beobachtbare Grössen

Zusammenfassung

Im Rahmen des Programmes CORSIKA zur Simulation von Luftschauern stehen die Wechselwirkungsmodelle HDPM und VENUS zur Berechnung hadronischer Stösse der kosmischen Strahlung mit den Atomkernen der Atmosphäre zur Verfügung. In die neueste Version von CORSIKA wurden drei weitere Wechselwirkungsmodelle eingebaut, die schon vielfach für Luftschauersimulationen verwendet wurden. Es handelt sich um die Programme SIBYLL, QGSJET und DPMJET. Für Nukleonen, Mesonen und Kerne im Energiebereich $E_{lab} = 10^{11}$ bis 10$^{17}$ eV, die mit Nukleonen und Stickstoffkernen kollidieren, wurden Vergleiche der Modelle untereinander und mit experimentellen Daten durchgeführt. Ausserdem wurden die Eigenschaften von 10$^{14}$ und 10$^{15}$ eV Luftschauern untersucht, die von primären Protonen und Eisenkernen mit den verschiedenen Modellen erzeugt werden.