Wissenschaftliche Berichte - FZKA 5845

Teilchenverteilungen im Zentrum hochenergetischer ausgedehnter Luftschauer als Informationsquelle für die Natur des primären Teilchens

Zusammenfassung

Ein Detektorsystem aus 32 großflächigen Vieldraht-Proportionalkammern im Zentraldetektor des KASCADE Experimentes ermöglicht den Myonnachweis in ausgedehnten Luftschauern. Die in zwei Lagen unterhalb eines Eisen-Sampling-Kalorimeters ( 1000 g/cm²) installierten Myonkammern erlauben, neben der Rekonstruktion von Myonspuren mit einer Schwellenenergie von 2 GeV und einer Bestimmung der Schauerrichtung durch die mittlere Myonrichtung, auch die Messung einer Dichteverteilung der Myonen zuzüglich von im Absorbermaterial entstehenden Sekundärteilchen und durchdringenden Kaskaden hochenergetischer Hadronen. Mit Hilfe einer multifraktalen Analyse dieser Dichteverteilungen wird speziell für das Zentrum hochenergetischer Luftschauer eine Parametrisierung der Teilchenlateralverteilung vorgenommen. Durch detaillierte Schauer- und Detektorsimulationen wird die Sensitivität der rekonstruierten Parameter bezüglich der Masse des primären Teilchens bestimmt. Die Auswertung gemessener Luftschauer wird mittels eines mit den simulierten Schauern trainierten neuronalen Netzes durchgeführt und favorisiert eine Abnahme der leichten Komponente im Fluß der primären kosmischen Strahlung im Energiebereich um 10¹⁵ eV.

Particle Lateral Distributions in the Core of High-Energy Extensive Air Showers as a Source of Informations of the Primary Particle

Abstract

In the central detector of the KASCADE experiment a system of 32 large-area multiwire proportional chambers is able to observe muons in extensive air showers. Installed in two layers below an iron sampling calorimeter ( 1000 g/cm²) this system allows in addition to the tracking of muons with an threshold energy of 2 GeV and the estimate of the shower direction through the mean muon direction a measurement of density distributions including the muons, secondaries produced in the absorber, and punch-throughs of high energetic hadrons. With a multifractal analysis of this density distributions a parametrisation of the lateral particle distribution is possible, especially for the core of high-energy extensive air showers. Detailed shower and detector simulations give the sensitivities of the reconstructed parameters relative to the mass of the primary particle. An analysis of first measured showers is done with an artificial neural net, trained by full simulated showers. A decrease of the light components in the primary cosmic ray composition is favoured in the energy region around 10¹⁵ eV.