Forschungszentrum Karlsruhe - Wissenschaftliche Berichte - FZKA 6912

Untersuchung unbegleiteter Hadronen in durch kosmische Strahlung induzierten Luftschauern im Bereich bis zu einem PeV

Markus Müller

Zusammenfassung
Eine bestimmte Klasse von Luftschauern, bei denen lediglich ein einzelnes Hadron den Erdboden erreicht und im Detektor gemessen und rekonstruiert wird, nennt man unbegleitete Hadronen. Sie bieten die Möglichkeit, hadronische Wechselwirkungen in der Atmosphäre bei hohen Energien zu testen und zu untersuchen und aus dem gemessenen Hadronspektrum auf Meereshöhe ein Proton-Primärspektrum im Bereich zwischen 100 GeV und 5 PeV abzuleiten. In der Literatur werden unterschiedliche Definitionen von unbegleiteten Hadronen benutzt. Dies erschwert natürlich den Vergleich einzelner “Fluß-Messungen” untereinander.

Das Energiespektrum der unbegleiteten Hadronen wird mit dem neun-lagigen Hadron Kalorimeter des KASCADE Experiments auf nahezu Meereshöhe gemessen. Aus diesem gemessenen Fluß versucht man auf den primären Protonfluß oberhalb der Atmosphäre zurückzuschließen. Dabei spielen die Simulationen eine wichtige und entscheidende Rolle. Der dabei erhaltene Fluß ist allerdings mit den Ergebnissen von direkten Messungen ebenso gut verträglich, wie mit den Ergebnissen von weiteren indirekten Messungen.

Measurement of Unaccompanied Hadrons in air shower events up the PeV range

Abstract
Unaccompanied hadrons are cosmic-ray induced events for which only one hadron has been registered at ground level. They offer a possibility to study details of hadronic interactions in the atmosphere and of the primary proton spectrum in the energy range from 100 GeV up to 5 PeV. Different definitions of an unaccompanied hadron, often called single hadron, are used in literature. This fact makes it more difficult to compare several experiments.

The energy spectrum of unaccompanied hadrons is measured with the large hadron calorimeter of the KASCADE experiment near sea level. From the measured flux at detector level the primary proton spectrum at the top of the atmosphere has been derived. For this procedure the simulations play an important role. But the flux obtained is well compatible with other results of direct measurements and also with results of indirect measurements.

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