Made available in DSpace on 2016-01-13T13:27:25Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2001. Added 1 bitstream(s) on 2016-01-13T13:31:08Z : No. of bitstreams: 1 000854845.pdf: 2199229 bytes, checksum: de8d598e7b1f3842519aa109644bdd89 (MD5)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2003-03Bitstream added on 2014-06-13T19:53:19Z : No. of bitstreams: 1 menezes_m_me_ift.pdf: 1408979 bytes, checksum: c49d46abc2dcaff209c0e561dfd6398a (MD5) / Faz-se aqui o estudo da detecção de neutrinos (v) de altas energias ('E IND.v' > '10 POT.9' GeV) no Observatório Pierre Auger usando os detectores de fluorescência. Introduzimos todo o conhecimento experimental dos raios cósmicos, em conjunto com a fenomenologia das partículas elementares, para que o estudo da detecção possa ser entendido de forma bastante geral. Raios cósmicos de até '10 POT.15' eV vem de fontes em nossa galáxia; já as partículas acima de '10 POT.18' eV não são confinadas no campo magnético da galáxia. Portanto, acredita-se que estas partículas sejam de origem extra-galática. Porém, sua natureza continua completamente desconhecida. Existem vários modelos que resultam em diferentes fluxos de neutrinos de altíssimas energias. Independente do modelo, estes neutrinos vem de distâncias cosmológicas, estando sujeitos à oscilação do seu sabor. A oscilação de neutrinos traz como conseqüência uma igualdade entre os fluxos dos neutrinos de cada família. O método aqui utilizado para detecção de neutrinos consiste em considerar apenas aqueles que se propagam pelo interior terrestre, até chegarem a região de detecção. Estes neutrinos de altíssimas energias podem dar origem a léptons carregados após uma interação de corrente carregada com núcleos atômicos. Estes léptons carregados continuam se propagando na mesma direção do neutrino original, podendo sair da terra. Ao sair da Terra estes léptons carregados poderão ser detectados pelo Observatório Pierre Auger. Destes léptons, apenas o tau dará origem a um chuveiro eletromagnético que deverá ser detectado. Mostramos por fim que um número bastante pequeno de neutrinos atravessando a terra deverá ser observado. Entretando, mesmo a observação de um único evento em vários anos nos indicaria a existência de neutrinos. Além disso, seria o início de uma nova fase na detecção de raios cósmicos. / Abstracts: Here we study the detection of the ultra high energy neutrinos in Pierre Auger Observatory using the fluorescence detectors. We introduce all the experimental knowledge of cosmic rays, together with the elementary particles phenomenology, so that the detection study can be understood in a very genral way. Cosmic rays with energies up to '10 POT.15' eV come from sources in our galaxy. But the particles above '10 POT.18' eV are not confined in the galactic magnetic field. So, it is believed that these particles are of extragalactic origin. But their nature is completely unknown. There are many models that result in different ultrahigh energy neutrino fluxes. Independent of the model, these neutrinos como from cosmological distances, being subject to flavor oscillation. The neutrino oscillation gives as a consequence the equality between the neutrino fluxes of each family. The method used for the neutrino detection is to consider only those that propagate through the earth, until they arrive to the detection area. These ultra high energy neutrinos can create charged leptons after a charged current interaction with atomic nuclei. These charged leptons keep the same direction of the original neutrino and they can exit the Earth. When they exit the Earth, they will be detected by the Pierre Auger Observatory. We show, finally, that very small number of neutrinos crossing the Earth will be detected. However, even the observation of one single event in many years will be an indication of the existence of a neutrino flux. Moreover, it would be the beginning of a new phase in the cosmic ray detection.

[pt] O Observatório Pierre Auger é um detector de raios cósmicos ultra-energéticos (E maior ou igual 1018 eV) com características híbridas, que combinam detectores de superfície e de fluorescência. A determinação da composição química primária destes raios cósmicos é um dos seus principais objetivos. Há indícios de que os primários dos raios cósmicos com E maior que 1018.5 eV tem massa maior, conclusão baseada nos resultados recentes sobre a evolução dos chuveiros atmosféricos extensos (cascatas de partículas formadas quando da colisão do raio cósmico primário no topo da atmosfera com moléculas de N2 ou O2). Encontrar parâmetros, que caracterizam o chuveiro, no processo de sua reconstrução e que forneçam informações associadas a este resultado, são essenciais para validar esta conclusão. Nesta tese estuda-se a evolução como função da energia, de parâmetros que caracterizam os chuveiros, que sejam sensíveis à sua composição primária. Mais especificamente aqueles determinados pelo detector de superfície, pois há uma estatística de chuveiros detectados significativamente maior. Damos especial atenção às flutuações intrínsecas – chuveiro-a-chuveiro – do parâmetro de inclinação (beta) da Função de Distribuição Lateral, que descreve a variação da densidade de partículas ao longo da direção perpendicular ao eixo do chuveiro, como função da distância a esse eixo. Os resultados indicam que a flutuação intrínseca em beta, para eventos inclinados (45-60 graus) com E maior que 1018.5 eV, possui uma tendência de diminuição com a energia até valores em torno de 1019.8 eV. Este resultado é consistente com o encontrado anteriormente em análises de composição química sobre a evolução com a energia da profundidade de máximo (Xmax) dos chuveiros atmosféricos extensosmedida pelos detectores do Auger em modo híbrido, em que em energias acima de 1018.5 eV, observase que os chuveiros tendem a atingir seu máximo numa região mais bem definida da atmosfera, levando, por conseguinte, a flutuações menores no sinal no solo. / [en] The Pierre Auger Observatory is an ultra high energy cosmic ray detector (E more than or equal as 1018 eV) which has hybrid characteristics combining surface and fluorescence detectors. Determining the cosmic rays chemical composition is one of its most important challenges. There are evidences that cosmic ray primaries with energy above 1018.5 eV are heavy and this conclusion is based on recent results on the evolution of extensive air showers (cascades of particles formed by the collision of primary cosmic rays in the top of the atmosphere with nitrogen and oxygen molecules). Therefore, it is mandatory to find additional parameters supporting that conclusion. In this thesis, the evolution with energy of parameters characterizing the shower and with sensitivity to chemical composition are studied. More specifically, parameters determined by the surface detector are analyzed due to the high statistics in this operation mode. Special attention is given to the instrinsic - shower to shower - fluctuations of the slope parameter (beta) of the Lateral Distribution Function which describes the particles density variation in the plane perpendicular to the shower axis as a function of distance to that axis. The results show that the intrinsic fluctuation of Beta, for inclined showers (45-60 degrees) with energy above 1018.5 eV, where the detector resolution is small compared to the total fluctuation, has a trend to decrease with energy up to 1019.6 eV. This result is consistent with recent results on the energy evolution of the depth of shower maxima (Xmax) of extensive air showers, where above 1018.5 eV, the distributions of Xmax show less fluctuations, leading, in turn, to less fluctuations on the ground level.

[pt] A presença de aminoácidos em cometas e meteoritos levanta questões sobre como estes foram formados em ambientes cósmicos, bem como de que maneira eles foram capazes de sobreviver no espaço sideral; radioresistência é uma informação essencial para prever meias-vidas e avançar os estudos sobre origens da vida. O principal objetivo deste trabalho é determinar, por meio de espectroscopia no infravermelho, as seções de choque de destruição de aminoácidos comuns expostos à radiação de íons e elétrons energéticos. As forças de banda vibracionais (A-values) e a dependência do espectro infravermelho com a temperatura da amostra (10 – 400 K) foram analisadas. Seções de choque de destruição aparente (sigma)d(ap) e rendimentos de sputtering (Y0) para glicina, valina e fenilalanina irradiadas por H+, He+ e Nq+ íons de MeV e elétrons de keV foram medidos. Encontrou-se: i) uma dependência aproximadamente linear entre a seção de choque de destruição aparente e o poder de freamento eletrônico (Se): (sigma)d(ap) = (sigma)d + Y0 /N0 = a Sen (onde n aproximadamente 1) para projéteis de MeV e para amostras à temperatura ambiente; ii) resultados preliminares de σdap para feixes de nitrogênio multi-carregados; e iii) resultados de seção de choque de destruição de valina irradiada por elétrons de keV, bem como sua dependência com a energia de incidência do feixe, e com a espessura e temperatura da amostra. Como contribuição teórica, o modelo CASINO-estendido foi desenvolvido visando descrever a evolução da degradação de matéria orgânica por projéteis carregados, particularmente por feixes de elétrons. Comparadas aos resultados experimentais, as previsões do modelo subestimam o dano causado pelo feixe de elétrons, evidência de que efeitos de sputtering e provavelmente algumas características da amostra (como a estrutura cristalográfica) devem ser incluídos. Como implicações astrofísicas, meias-vidas para valina e fenilalanina irradiadas por raios cósmicos são estimadas em aproximadamente 10 milhões de anos no meio interestelar; da glicina, se irradiadas por vento solar a uma unidade astronômica do Sol, é aproximadamente 3 dias. Visando simular materiais astrofísicos realistas bombardeados por elétrons de keV, a meia-vida de valina envolta por gelos de água e CO2 e depositada sobre silicato é também prevista. / [en] The presence of amino acids in comets and meteorites raises questions about how they have been formed in cosmic environments, as well as how long they can survive in outer space; radioresistance is essential information to predict half-lives and make advances on the origins of life studies. The main objective of the current work is to determine, via infrared spectrometry, destruction cross sections of common amino acids exposed to energetic ion and electron radiation. Before sample irradiation, valine vibrational band strengths and their infrared spectral dependence on temperature (10 – 400 K) were analyzed. Apparent destruction cross sections (sigma)d(ap) and sputtering yields (Y0) for glycine, valine and phenylalanine, irradiated by MeV H+, He+ and Nq+ ions and keV electrons, were measured. From experimental data: i) an approximately linear dependence between the apparent destruction cross section and the electronic stopping power (Se) is found: (sigma)d(ap) = (sigma)d + Y0 /N0 = a Sen (where n approximately 1) for MeV projectiles and for samples at room temperature; ii) (sigma)d(ap) preliminary results relative to multi-charged nitrogen ion beams are discussed; and iii) destruction cross section of valine irradiated by keV electrons, as well as its dependence on incident beam energy, on sample thickness and on sample temperature are presented. As a theoretical contribution, the evolution of organic matter damage by charged projectiles, particularly for electron beams, the CASINO-extended model was developed. When compared to experimental results, the model predictions underestimate the damage caused by electron beams, evidence that sputtering and probably some sample characteristics (as crystallographic structure) are involved. As astrophysical implications, cosmic ray half-lives for valine and phenylalanine are estimated to be about 10 million years in the interstellar medium; solar wind half-life at 1 au from the Sun is approximately 3 days for glycine. Aiming to simulate realistic astrophysical materials bombarded by keV electrons, the half-life of valine embedded into water and CO2 ices over a silicate substrate is also predicted.