Orientador: Jose Augusto Chinellato / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-09T22:35:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Perassa_EderArnedo_M.pdf: 7742499 bytes, checksum: 5f8e2630e2b11b5f5965e6b95c19be9b (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Neste trabalho são estudados os métodos de estatística bayesiana e máxima entropia na análise de dados. É feita uma revisão dos conceitos básicos e procedimentos que podem ser usados para in-ferência de distribuições de probabilidade. Os métodos são aplicados em algumas áreas de interesse, com especial atenção para os casos em que há pouca informação sobre o conjunto de dados. São apresentados algoritmos para a aplicação de tais métodos, bem como alguns exemplos detalhados em que espera-se servirem de auxílio aos interessados em aplicações em casos mais comuns de análise de dados / Abstract: In this work, we study the methods of Bayesian Statistics and Maximum Entropy in data analysis. We present a review of basic concepts and procedures that can be used for inference of probability distributions. The methods are applied in some interesting fields, with special attention to the cases where there¿s few information on set of data, which can be found in physics experiments such as high energies physics, astrophysics, among others. Algorithms are presented for the implementation of such methods, as well as some detailed examples where it is expected to help interested in applications in most common cases of data analysis / Mestrado / Física das Particulas Elementares e Campos / Mestre em Física

Orientador: Carola Dobrigkeit Chinellato / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-08T01:00:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodrigues_JoaoPauloCaminhaCascudo_M.pdf: 7322384 bytes, checksum: e50136f5ec9d16fff8fd6a15ba64b5f0 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Neste trabalho estuda-se a propagação pelo meio intergaláctico de raios cósmicos ultra-energéticos partindo de fontes com distribuição espacial uniforme, considerando as perdas de energia ocasionadas pela expansão adiabática do universo e pelas interações com a Radiação , Cósmica de Fundo (produção de pares e-e+ e fotoprodução de píons), o que resulta no aparecimento do corte GZK (Greisen-Zatsepin-Kuzmin). A degradação de energia no espectro primário da radiação cósmica que chega ao topo da atmosfera terrestre é então analisada para diferentes redshifts das fontes injetoras. São utilizadas simulações de Monte Carlo bem como uma abordagem analítica, com a posterior comparação dos resultados obtidos em cada método. Uma vez conhecido o fluxo propagado, é feita uma estimativa da forma da resolução de energia do Observatório Pierre Auger, com a decorrente convolução desta resolução com o fluxo propagado, novamente utilizando-se ambos os métodos. Os resultados mostram que o corte GZK pode se mostrar severamente atenuado no fluxo convoluído, o que dificulta a sua constatação experimental / Abstract: In this work, we study the propagation of Ultra-High Energy Cosmic Rays (UHECR) which are injected into the intergalactic medium by sources with flat spatial distribution for several redshifts. The energy spectrum of UHECR observed on the Earth is directly influenced by the energy losses due to both the adiabatic expansion of the universe and interactions with the Cosmic Microwave Background radiation (e-e+ pair production and photoproduction of pions), which cause the so-called Greisen-Zatsepin-Kuzmin (GZK) cutoff. We perform Monte Carlo simulations and also consider a semi-analytical approach and compare the results obtained by each method. Once the propagated primary flux is known, we make a simple estimate of the shape of the Pierre Auger Observatory energy resolution. This resolution is folded with the propagated primary flux again utilizing both methods. The results show the GZK cutoff may be severely smeared and might not be detected as sharp as predicted. / Mestrado / Teorias Especificas e Modelos de Interação ; Sistematica de Particulas ; Raios Cosmicos / Mestre em Física

Nesta tese investigamos uma possível componente de partículas previstas por modelos além do modelo padrão da física de partículas, como por exemplo o massive gluino LSP, nos raios cósmicos de altíssimas energias (UHECR). Nosso objetivo é determinar os sinais experimentais em telescópios de fluorescência devidos a hádrons exóticos massivos e neutros, genericamente denominados de UHECRons. Para simular chuveiros iniciados por essa classe de partículas, alteramos o pacote Aires de simulação de chuveiros atmosféricos e o modelo hadrônico Sibyll. Estes chuveiros foram utilizados como entrada em simulações de telescópios de fluorescência por nós desenvolvidas, obtendo-se assim as distribuições dos observáveis desses chuveiros exóticos. A partir da comparação entre as características de chuveiros iniciados uhecrons e prótons, desenvolvemos métodos para a separação de sinais entre esses dois tipos de partículas. Esses métodos podem ser utilizados em uma análise inicial, com o intuito de procurar por sinais de partículas exóticas nos dados reais de observatórios de UHECR. / In this thesis we investigate a possible component of particles predicted by models beyond the standard model of particle physics, like the massive gluino LSP, in the ultra high energy cosmic rays (UHECR). Our objective is to determine the experimental signals on fluorescence telescopes due to exotic massive and neutral hadrons, generically called UHECRons. To simulate showers initiated by this class of particle, we altered the shower simulation package Aires and the hadronic model Sibyll. These showers were used as input in our simulations of fluorescence telescopes, thus obtaining the distribuitons of the observables for these exotic showers. By comparing the characteristics of showers initiated by uhecrons and protons, we developed methods to distinguish the signals between these two particles. These methods can be used in an initial analysis in order to look for signals of exotic particles in the real data of UHECR observatories.

Orientador: Inacio Malmonge Martin / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica "Gleb Wataghin" / Made available in DSpace on 2018-09-27T17:21:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Almeida_AntonioCarlosAidode_M.pdf: 1115689 bytes, checksum: a6bf833cf682354cf3761f5d7a9c2d63 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: As correlações da atividade solar com o clima foram investigadas em regiões de baixas latitudes da América do Sul. Em algumas regiões da Terra, os ciclos de 11 e 22 anos (anti)correlacionam, por exemplo, com a variação dos níveis de chuvas. O mecanismo responsável por esta correlação ainda não é conhecido. Nós estudamos dados atualizados das variações dos níveis de chuvas de três estações meteorológicas ao longo do território brasileiro (Fortaleza, CE : 3° 45¿ S, 38° 31¿ W; Campinas, SP: 22° 53¿ S, 47° 04¿ W; Pelotas, RS: 31° 45° S, 52° 21¿ W), de 1849 até 1999. Análises periódicas do nível anual de chuvas em Pelotas e em Fortaleza mostram uma periodicidade pronunciada a cada duas décadas que se estendeu por aproximadamente 100-150 anos com grande variação de amplitude. Análises estatísticas mostram que as chuvas (anti)correlacionam com o ciclo solar magnético de 22 anos: ¿77,2% ± 4,4% (1854 ¿ 1940) e 80% ± 5,4% (1950 - 1994), em Fortaleza; 60% ± 13% (1898-1928) e - 84% ± 4% (1929-1994), em Pelotas. A correlação da variação do nível anual de chuvas com a periodicidade de 24 anos característica do modelo de acoplamento oceano-atmosfera é de -50,62% ± 7,5% em Fortaleza (1854-1994) e de 47,69% ± 7,84% em Pelotas (1898-1994). Uma correlação de curto prazo (diária) dos níveis de chuvas com o fluxo de partículas de eventos GLE e Forbush e com fronteiras de setores magnéticos do campo magnético interplanetário atravessando a Terra durante aproximadamente 50 anos de observações foram pesquisadas considerando que partículas carregadas possam alterar a transparência da atmosfera. Este estudo é importante como instrumento científico para a solução do problema da conexão Sol-Terra e para a previsão do tempo a longo prazo na região da América do Sul / Abstract: The correlations of solar activity with climate were investigated at low latitudes in the South American region. In some regions of the Earth, the 11 and 22-years cycles (anti-)correlate, for example, with the variation of rainfall level. A mechanism causing this correlation is still not known. We studied actualized data of rainfall variations in three meteorological stations that cover practically whole latitude range of Brazil (Fortaleza, CE: 3° 45¿ S, 38° 31¿ W; Campinas, SP: 22° 53¿ S, 47° 04¿ W; Pelotas, RS: 31° 45° S, 52° 21¿ W), from 1849 up to 1999. Periodic analysis of the annual rainfall level in Pelotas and in Fortaleza shows a pronounced bidecadal periodicity that extended for about 100-150 years with great variation of amplitude. Statistical analysis shows the rainfall (anti)correlate with the 22-year solar magnetic cycle: ¿77,2% ± 4,4% (1854¿1940) and 80% ± 5,4% (1950-1994), in Fortaleza; 60% ± 13% (1898-1928) and - 84% ± 4% (1929-1994), in Pelotas. Correlation of variation of annual rainfall level with the 24-year periodicity characteristic for ocean-atmospheric coupling model is -50,62% ± 7,5% in Fortaleza (1854-1994) and 47,69% ± 7,84% in Pelotas (1898-1994). A short term (daily) correlation of rainfall level with the particle fluxes of GLE and Forbush events and with the magnetic sector boundary of interplanetary magnetic field crossing by Earth during ~ 50 years of observations were searched minding that charged particles could change transparency of the atmosphere. This study is important both as scientific instrument for solution of Sun-Earth connection problem and for long term forecasting of the weather in South American region / Mestrado / Física / Mestre em Física

Orientador: Marcelo Augusto Leigui de Oliveira. / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Física, 2009.

As pesquisas em Raios Cósmicos de Ultra Alta Energia conectam várias áreas da ciência, desde a física de particulas elementares até a estrutura do universo. Compreender a sua composição pode elucidar muitos enigmas interdisciplinares. O foco de nosso trabalho será a elaboração de métodos para distinguir a composição dos raios cósmicos com energia E > 5 1019 eV usando dois parâmetros, o Xmax e a densidade de muons. Em particular, temos como objetivo discriminar chuveiros iniciados por fotons daqueles por núcleos ou nucleons. Iremos basear nosso método em simulações de chuveiros atmosféricos extensos que geraremos através do código AIRES. Iremos analisar as principais caractersticas dos chuveiros iniciados por nucleos, nucleons e fotons procurando por sinais que possibilitem a discriminação com alta estatstica. / The subject of Ultra High Energy Cosmic Rays connects scientic elds, from elementary particle physics to the structure of the universe. Understanding the composition of UHECR can elucidate many interdisciplinary enigmas. Our work is focused on the elaboration of methods to distinguish the composition of cosmic rays at energies 51019 eV using two parameters, Xmax and muon density. In particular, we want to discriminate extensive air showers initiated by photons from those initiated by nucleus and nucleons. We base our work on simulations of extensive air showers using the AIRES package. We analyze proton, nucleus and gamma showers looking for signals to discriminate them using large statistics.

Nesta tese investigamos uma possível componente de partículas previstas por modelos além do modelo padrão da física de partículas, como por exemplo o massive gluino LSP, nos raios cósmicos de altíssimas energias (UHECR). Nosso objetivo é determinar os sinais experimentais em telescópios de fluorescência devidos a hádrons exóticos massivos e neutros, genericamente denominados de UHECRons. Para simular chuveiros iniciados por essa classe de partículas, alteramos o pacote Aires de simulação de chuveiros atmosféricos e o modelo hadrônico Sibyll. Estes chuveiros foram utilizados como entrada em simulações de telescópios de fluorescência por nós desenvolvidas, obtendo-se assim as distribuições dos observáveis desses chuveiros exóticos. A partir da comparação entre as características de chuveiros iniciados uhecrons e prótons, desenvolvemos métodos para a separação de sinais entre esses dois tipos de partículas. Esses métodos podem ser utilizados em uma análise inicial, com o intuito de procurar por sinais de partículas exóticas nos dados reais de observatórios de UHECR. / In this thesis we investigate a possible component of particles predicted by models beyond the standard model of particle physics, like the massive gluino LSP, in the ultra high energy cosmic rays (UHECR). Our objective is to determine the experimental signals on fluorescence telescopes due to exotic massive and neutral hadrons, generically called UHECRons. To simulate showers initiated by this class of particle, we altered the shower simulation package Aires and the hadronic model Sibyll. These showers were used as input in our simulations of fluorescence telescopes, thus obtaining the distribuitons of the observables for these exotic showers. By comparing the characteristics of showers initiated by uhecrons and protons, we developed methods to distinguish the signals between these two particles. These methods can be used in an initial analysis in order to look for signals of exotic particles in the real data of UHECR observatories.

Orientador: Jose Augusto Chinellato / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-10T12:36:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Muller_MarcioAparecido_D.pdf: 7258738 bytes, checksum: 730b20e67024246249997d646e724bed (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Este projeto contribui para a caracterização do sinal da passagem da frente de um Chuveiro Atmosferico Extenso no Detector de Superficie do Observatório Pierre Auger. Usando uma simulação do módulo básico do Detector de Superfície, que é um tanque Cherenkov, foi realizado um estudo do sinal depositado para cada tipo de partícula da frente do Chuveiro Atmosférico Extenso, individualmente, e depois da razão entre os sinais provenientes da componente hadrônica e das componentes comumente consideradas (componente eletromagnética + componente muônica) para alguns casos. Foram injetadas no tanque, individualmente, as partículas que ocorrem num Chuveiro Atmosférico Extenso, com valores discretos de energia no intervalo de eV até 10 TeV . Com isso, obtivemos "curvas resposta" do detector para cada partícula - essas curvas são equivalentes a distribuições de probabilidade para o número de fótons coletados (fótons que efetivamente geraram sinal nas fotomultiplicadoras) no tanque Cherenkov. Do conjunto de valores discretos de "curvas resposta", obtivemos, por interpolação, expressões gerais cobrindo toda a faixa de energia acima citada, ou seja, obtivemos uma parametrização geral do sinal (ainda preliminar, com pequenas melhorias numéricas a serem feitas), para qualquer partícula e a qualquer energia. Segundo testes já feitos, tal parametrização deve implicar em economia de tempo de processamento da ordem de milhares de vezes, o que será útil para futuros cálculos no projeto Auger. Partindo de chuveiros simulados na atmosfera através do software Corsika e usando a parametrização geral acima citada, obtivemos a razão da contribuição dos hádrons com relação 'as demais componentes da frente do chuveiro, nas condições do Observatório, ou seja, nas faixas de energia acima de 10 18 eV , para diferentes primários e na geometria típica do Observatório Pierre Auger. Conhecendo tais fatores, poderemos contribuir para uma calibração do sinal, de modo a poder corrigir a estimativa da energia do primário do chuveiro, que entra no cálculo do uxo de raios cósmicos primários. Esse é um item de bastante interesse na área. Nos cálculos deste trabalho, adicionamos ao tratamento tradicional das interações hadrônicas, o regime de baixas energias do Geant4. No nosso caso, merecem atenção especial as interações de nêutrons, principalmente porque o alvo considerado além dos tanques Cherenkov do Observatório inclui uma camada de solo abaixo deles, onde os nêutrons podem dar contribuição significativa. Dado que o sinal dos tanques é usado em várias condições de "trigger" para a determinação da energia do primário, teremos condições de computar a contribuição dos hádrons (principalmente nêutrons), com seu sinal e suas flutuações, para as incertezas nessa energia. Estamos contribuindo para um objetivo básico do Observatório Pierre Auger, que é estimar a energia do raio cósmico primário no topo da atmosfera / Abstract: This project contributes to the effort of characterizing the passage of Extensive Air Shower fronts through the Surface Detector of the Pierre Auger Observatory. Using a Geant4 simulation of the Cherenkov tank that is basic module of the SD, we performed a study on the electronic signal for each kind of shower particle individually at first, and then on the signal ratio between hadronic and electromagnetic + muonic component, for some cases. The particles that occur in a Extensive Air Shower were injected into the tank individually, with discrete energy values in the range eV up to 10 TeV , with randomly distributed coordinates. Thus we obtain, for each particle "response curves" which works equivalent as a the probability distribution for the number of collected photons (these photons generated a signal in the photo-multipliers). From the set of discrete samples of "response curves", we obtain, by interpolation, general expressions that cover the entire range of energies - i.e., we obtain sets of parameters of the signal (still preliminary, with small numerical improvements to be made), for any particle, at any energy in the above mentioned range. According to tests, this parametrization results in a remarkable improvement to the CPU time - the simulation turns out to be some thousand times faster than the extensive calculation. This will be usefull for future calculations in the Auger project. Starting from Corsika simulated air showers, using the parametrization above mentioned, we obtain the mentioned ratio of the signal (hadronic to eletromagnetic + muonic component), range energy above 10 18 eV , for different primaries. Since the contribution of hadrons (signal plus uctuations) is, in general not taken into account in shower reconstruction, this study can contribute to a better characterization of the signal in the tank and thus to the estimate of shower primary energy. In our calculations, we added to the commonly used treatment of hadronic interactions, the low energy regime of Geant4. In particular, neutrons deserve special treatment, mainly because in addition to the Cherenkov tank itself, we considered another target, which is a soil layer under the tank - where neutrons can make significant contribution to the signal. Including the hadron contribution (signal and uctuations) to the whole tank signal, under different trigger conditions, we will be able to contribute to a better estimation of primary energy, mainly for its uctuations. We are contributing to a basic goal of the Observatory, which is to estimate the energy of the primary cosmic ray at the top of the atmosphere and thus the primary ux / Doutorado / Física das Particulas Elementares e Campos / Doutor em Ciências

Orientador: Carola Dobrigkeit Chinellato / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-17T01:52:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souto_BrunoFontes_M.pdf: 1947654 bytes, checksum: a1d7f70ebf2510a975c39b16829bf94a (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O objetivo deste trabalho é aplicar umteste que visa determinar se as direções de chegada dos raios cósmicos de energias mais altas (> 1019 eV) observados pelo Observatório Pierre Auger seguem uma distribuição isotrópica. Sua principal vantagem é dispensar o uso de catálogos de objetos astrofísicos. Igualmente, procura-se uma correlação das direções de chegada com a região conhecida como Plano Supergaláctico. Dá-se ênfase na motivação, interpretação e na visão geral sobre anisotropia de raios cósmicos surgida nos últimos anos. O resultado obtido com os dados atuais neste trabalho é que de fato existe uma anisotropia nas direções de chegada, embora esta ainda seja difícil de caracterizar / Abstract: In this work, we apply a test designed to answer the question of whether the arrival directions of the highest energy (> 1019 eV) events observed by the Pierre Auger Observatory are consistent with being drawn from an isotropic distribution. Its main advantage is that the method does not rely on any catalogue of astrophysical objects. Furthermore, a correlation of the arrival directions with the region known as Supergalactic Plane is investigated. Emphasis is put on motivation, interpretation and on the global picture of cosmic ray anisotropy that has emerged during the last years. The result found so far from the current data in this work is that an anisotropy in the arrival directions indeed exists, even so it is still difficult to characterize / Mestrado / Raios Cósmicos / Mestre em Física

Orientador: Carlos Ourivio Escobar / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-04T21:20:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sato_Ricardo_D.pdf: 12445347 bytes, checksum: de6912545351fe42a3693e16ebbbcaa6 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Desde antes de sua descoberta, o estudo dos raios cósmicos e de seus efeitos tem mobilizado intensamente teóricos e experimentais. Hoje, um dos grandes desafios é a explicação da existência dos raios cósmicos de altíssimas energias, que chegam a ultrapassar 1020 eV ~ 16 J. Com o intuito de investigar a faixa mais energética do espectro, em particular energias superiores a 1019 eV, onde o fluxo é da ordem de 1 evento por quilômetro quadrado por ano, encontra-se em construção, mas já em operação, o Observatório Pierre Auger, a ser constituído por duas grandes redes de detectores que cobrirão 3.000 km2 cada uma, o que equivale a praticamente duas vezes a área da cidade de São Paulo (1.523, 986 km2, segundo dados do IBGE). Em cada sítio, serão adotadas duas técnicas independentes e complementares de detecção dos chuveiros atmosféricos extensos: observação direta das partículas que chegam ao solo e registro da luz de fluorescência produzida pela passagem da cascata. Os detectores de fluorescência consistem de telescópios de Schmidt, com uma lente corretora em sua abertura. O presente trabalho mostra os estudos desenvolvidos desde a concepção da lente até o seu desempenho nos telescópios, envolvendo a definição do perfil, a investigação das possíveis vantagens de seu uso, a escolha do material, o método de produção e os testes ópticos para a avaliação da qualidade. O uso da lente possibilitou o aumento da área de coleta de luz em praticamente duas vezes, sem deteriorar a resolução óptica do telescópio, o que permite fazer estimativas melhores dos parâmetros relevantes do chuveiro, como a energia e a profundidade em que ocorre o máximo do chuveiro / Abstract: Since before its discovery, the study of cosmic rays and its effect has deeply stimulated theorists and experimentalists. Today, one of the great challenge is a explanation of the existence of the ultra high energy cosmic rays, that overcome energies of 1020 eV ~ 16 J. With the goal to investigate the most energetic part of the spectrum, in particular energies above 1019 eV, where the flux is about 1 event per square kilometer per year, the Pierre Auger Observatory is under operation and construction. It will be composed by two large groups of detectors covering 3,000 km2 each one, what is equivalent twice São Paulo city area (1.523,986 kmM2, according to IBGE data). In each site, two independent and complementary detection techniques of extensive air showers will be used: direct observation of the particles which reach the ground and the measurement of the fluorescence light produced by the cascade. The fluorescence detectors consist of Schmidt telescopes with a corrector lens at its aperture. The present work shows the studies developed from the lens conception to its performance in the telescopes, involving the definition of the profile, investigation of its possible advantages, material choice, production method and the optical tests to evaluate quality. Using the lens, it is possible to double the effective light collection area, without deteriorate the telescope optical resolution. It enables a better determination of important shower parameters like the energy and shower maximum / Doutorado / Teorias Especificas e Modelos de Interação ; Sistematica de Particulas ; Raios Cosmicos / Doutor em Ciências