Cette thèse porte sur l'étude du rayonnement cosmique nucléaire chargé d'énergie comprise entre quelques centaines de MeV et 1~TeV. Celle-ci peut apporter des réponses à des questions aussi fondamentales que l'asymétrie entre matière et antimatière primordiales, la nature de la matière sombre ou la propagation du rayonnement cosmique. L'étude de ces phénomènes passe par la détection d'antimatière légère. Or l'interaction du rayonnement cosmique primaire au voisinage de la terre conduit à la production et au piégeage de particules secondaires, dont des noyaux légers d'antimatière. Ce travail vise à caractériser cette dernière composante de bruit physique pour des expériences ballons ou satellites. Ceci a été mené à bien grâce à une simulation Monte-Carlo tridimensionnelle prenant en compte de manière réaliste les interactions nucléaires. Cette étude montre en particulier l'importance du phénomène de piègeage magnétique et de l'interaction inélastique non-annihilante pour les particules présentes à 400~km d'altitude. La deuxième partie porte sur l'étude de l'imageur annulaire Cherenkov de l'expérience AMS qui permettra d'effectuer une séparation isotopique du rayonnement cosmique nucléaire chargé. La résolution en vélocité du détecteur a donc été étudiée lors de tests cosmiques et sous faisceau. Il en ressort que le détecteur est compris et que ses performances sont conformes aux attentes. Enfin, un travail de simulation prenant en compte le trigger et l'efficacité de détection d'AMS a été entrepris sur le rapport isotopique $^(10)$Be/$^(9)$Be qui montre les capacités d'AMS pour la contrainte des paramètres astrophysiques de propagation du rayonnement cosmique.

L'observatoire Pierre Auger vise à observer les évènements les plus violents de l'univers afin d'en découvrir les origines. Le premier site de cet observatoire, en cours de construction en Argentine, sera constitué de 1600 détecteurs au sol et de 4 télescopes d'observation de la fluorescence dans l'atmosphère. De par sa taille gigantesque, cet observatoire est le plus grand au monde. La présence d'eau en hiver sur une grande partie de la Pampa, et aussi, la grande surface rend l'accès difficile à la majorité des détecteurs. Les conditions difficiles d'environnement (variations thermiques, air salin et humidité) et la nécessité d'un fonctionnement permanent pendant 20 ans, imposent la recherche constante de la fiabilité à toutes les étapes du projet. Après une description nécessaire de l'ensemble de l'observatoire, ce mémoire décrit l'électronique des détecteurs de surface de l'observatoire Pierre Auger et les étapes de sa conception. La fiabilité constitue un problème prédominant de ce mémoire, en particulier en ce qui concerne :<ul><li>La recherche de la fiabilité optimale lors de la conception</li><li>L'évaluation de la fiabilité et la mise en place des stratégies de maintenance</li><li>La gestion de production (mise en place des procédures qualité, choix de l'entreprise, dossier de fabrication...) : de la qualité de production dépend la fiabilité du produit</li><li>Le déverminage qui permet d'éliminer les "défauts de jeunesse"</li><li>La mise au point des équipements de test</li><li>L'étude des performances des détecteurs, sa calibration et les méthodes de sélection des évènements. La bonne connaissance du fonctionnement des détecteurs constitue d'une part une approche système intéressante et d'autre part elle permet une identification rapide des défaillances</li><li>L'intégration, le suivi des cartes sur le terrain et la mise en place d'un retour d'expérience. L'expertise acquise peut profiter avantageusement à de futures expériences.</li></ul>

Thesis (Ph. D.)--Ohio State University, 2006. / Title from first page of PDF file. Includes bibliographical references (p. 90-94).

Results from several studies are presented which detail explorations of the physical and spectral properties of low luminosity active galactic nuclei. An initial Sagittarius A* general relativistic magnetohydrodynamic simulation and Monte Carlo radiation transport model suggests accretion rate changes as the dominant flaring method. A similar study on M87 introduces new methods to the Monte Carlo model for increased consistency in highly energetic sources. Again, accretion rate variation seems most appropriate to explain spectral transients. To more closely resolve the methods of particle energization in active galactic nuclei accretion disks, a series of localized shearing box simulations explores the effect of numerical resolution on the development of current sheets. A particular focus on numerically describing converged current sheet formation will provide new methods for consideration of turbulence in accretion disks.

Active Galactic Nuclei (AGN) are some of the most extreme objects in the universe. They output copious amounts of energy spanning the entire electromagnetic spectrum. There are many different subclasses of AGN depending on your viewing angle. Blazars, viewing down the relativistic jet, are the most variable class of AGN known. They exhibit extreme variability in all wavelengths on timescales as short as minutes. In this thesis I will consider the extreme faintness of 3C279 with respect to the long-term light curve as well as recent observations of microvariability. I am able to confirm small amplitude events using simultaneous observations from two telescopes and cross correlation analysis. Transitory quasi-periodic oscillations are observed during two of the nights with confirmed microvariability.

The purpose of this study was to determine how well the Monte Carlo transport code FLUKA can simulate a tissue-equivalent proportional counter (TEPC) and produce the expected delta ray events when exposed to high energy heavy ions (HZE) like in the galactic cosmic ray (GCR) environment. Accurate transport codes are desirable because of the high cost of beam time, the inability to measure the mixed field GCR on the ground and the flexibility they offer in the engineering and design process. A spherical TEPC simulating a 1 um site size was constructed in FLUKA and its response was compared to experimental data for an 56Fe beam at 360 MeV/nucleon. The response of several narrow beams at different impact parameters were used to explain the features of the response of the same detector exposed to a uniform field of radiation. Additionally, an investigation was made into the effect of the wall thickness on the response of the TEPC and the range of delta rays in the tissue-equivalent (TE) wall material. A full impact parameter test (from IP = 0 to IP = detector radius) was performed to show that FLUKA produces the expected wall effect. That is, energy deposition in the gas volume can occur even when the primary beam does not pass through the gas volume. A final comparison to experimental data was made for the simulated TEPC exposed to various broad beams in the energy range of 200 - 1000 MeV/nucleon. FLUKA overestimated energy deposition in the gas volume in all cases. The FLUKA results differed from the experimental data by an average of 25.2 % for yF and 12.4 % for yD. It is suggested that this difference can be reduced by adjusting the FLUKA default ionization potential and density correction factors.

published_or_final_version / Physics / Master / Master of Philosophy

The Bolocam Galactic Plane Survey (BGPS) has surveyed the northern Galactic plane at 1.1 mm and detected 8,358 sources. The BGPS catalog is large enough to characterize the properties of massive star formation in a statistically significant way. In this dissertation, I have conducted a survey of NH₃ lines toward 771 BGPS sources located throughout the Galactic plane. The NH₃ and 1.1 mm continuum observations together have allowed for complete characterization of the physical properties of these sources. I detected the NH₃(1,1) line toward 408 BGPS sources in the inner Galaxy, allowing for determination of their kinematic distances. At distances less than roughly 1 kpc, the BGPS detects predominately cores which will form a single star or small multiple system, while at distances between 1 and 7 kpc the BGPS detects predominately clumps which will form entire stellar clusters. At distances greater than 7 kpc, the BGPS detects the large scale clouds which contain clumps and cores. I have correlated the BGPS catalog with mid-IR catalogs of massive young stellar objects (MYSOs), and found that 49% of the BGPS sources contain signs of active star formation. The masses, densities, H₂ and NH₃ column densities, gas kinetic temperatures, and NH₃ velocity dispersions are higher in BGPS sources with associated mid-IR sources. I have also studied the physical properties of the BGPS sources as a function of Galactocentric radius, R[subscript Gal]. I find that the mean radius and mass decrease with increasing R[subscript Gal] but peak within the 5 kpc molecular ring where the gas kinetic temperature reaches a minimum. The fraction of BGPS sources with associated mid-IR sources decreases by 10% within the molecular ring. I postulate that these trends can be explained by an ambient gas density which decreases with R[subscript Gal], but peaks within the molecular ring. Similarly, the NH₃ column density and abundance decrease by almost an order of magnitude from the inner to outer Galaxy. / text

No description available.

Thesis (Ph.D.). / Written for the Dept. of Physics. Title from title page of PDF (viewed 2008/02/12). Includes bibliographical references.