Wissenschaftliche Berichte - FZKA 5918

Zusammenfassung

Der Zentraldetektor des KASCADE--Experimentes ist mit einer schnellen, segmentierten Detektoreinheit von 456 Szintillationszählern ausgerüstet, mit der die Messung von Ankunftszeiten und Anzahl von Teilchen, speziell Myonen, möglich ist. Die Myonen werden mit den Vieldraht-Proportionalkammern unter dem Hadronkalorimeter des Zentraldetektors (1000 g/cm²) mit einer Energieschwelle von 2 GeV identifiziert. Es wird erwartet, daß die Ankunftszeitverteilungen von Myonen aus ausgedehnten Luftschauern bei größeren Abständen von der Schauerachse die longitudinale Entwicklung des Schauers in der Atmosphäre widerspiegeln und Informationen über die Natur des Primärteilchens geben können. Dieser Aspekt wird mit Simulationen unter Berücksichtigung der Detektoreigenschaften untersucht. Gemessene Ankunftszeitverteilungen werden mit der Anzahl von nachgewiesenen Myonen im Zentraldetektor korreliert. Mit Hilfe statistischer Methoden, die auf dem Bayes'schen Theorem beruhen, werden die gemessenen Luftschauer in Klassen von leichten und schweren Kernen eingruppiert.

Arrival Time Distributions of Muons in Extensive Air Showers as Parameters for the Mass Separation of the Primary Particles

Abstract

The central detector of the KASCADE experiment is equipped with a trigger and fast timing facility, which enables measurements of arrival time distributions and multiplicities of muons in extensive air showers. The muons are identified with an energy threshold of 2 GeV by multiwire proportional chambers below the hadron calorimeter (1000 g/cm²) of the central detector. In particular, at larger distances from the shower core the arrival time distributions of muons map the longitudinal development of the shower in the atmosphere and provide information about the nature of the primary particle. This feature is investigated with EAS simulations taking into account the response of the KASCADE setup. Measured arrival time distributions of muons from extensive air showers are correlated with the number of detected muons in the central detector. With advanced statistical methods, based on Bayes decision rules, the measured air showers are classified in groups of heavy and light nuclei.