Recentemente, o Observatório Pierre Auger tem medido espectro de energia de Raios Cósmicos Ultra Energéticos (Ultra High Energy Cosmic Rays - UHECR) (E > 1019 eV) com grande acurácia. No entanto, o estudo de raios cósmicos ultra energéticos na Terra tem uma forte dependência do estudo de sua propagação no Universo. Neste trabalho, abordamos o estudo da propagação de raios cósmicos em diferentes aspectos. Núcleos em alta energia interagem com os campos de radiação no caminho da fonte à Terra. A interação mais importante é a fotodesintegração. Na primeira parte, implementamos de maneira analítica e numérica a solução da razão de fotodesintegração e fizemos uso da solução numérica em um programa de Monte Carlo. Mostramos soluções baseadas na parametrização das seções de choque por uma função Gaussiana e por uma função Lorenztiana. Comparamos nossos resultados com trabalhos prévios da literatura. O seguinte estudo mostrou que sob a hipótese de propagação quase-linear e utilizando várias distribuições de fontes no céu, a latitude do observatório: tem influência no fluxo total medido por um observatório; impõe um limite na capacidade de medida de anisotropia e tem um efeito negligenciável na medida do XMax. No terceiro estudo, um limite superior na integral do fluxo de raios gama em GeV-TeV é usado para obter um limite superior na luminosidade total de UHECR de fontes individuais. A correlação entre o limite superior na integral do fluxo de raios gama e o limite superior na luminosidade total de UHECR é estabelecida através do processo de cascatas de partículas geradas durante a propagação de raios cósmicos nos campos de radiação. / Recently, the Pierre Auger Observatory has measured the energy spectrum of Ultra High Energy Cosmic Rays (UHECR) (E > 1019 eV) with an unprecedented accuracy. However, the study of ultra-high energy cosmic rays at Earth depends on the models used to describe the propagation of the particle in the Universe. In this work, we present a study of propagation of cosmic rays on different aspects. Nucleus at this high energy interacts with the radiation fields on the way from the source to Earth. The most important interaction is the photodisintegration. In the first part, we implemented analytical, numerical and Monte Carlo simulation solutions for the photodisintegration rate. We show solutions based on parameterizations of the cross-section using Gaussian and Lorenztian functions. We compare our results with previous works. The following study shows that under the assumption of quasi-linear propagation and using several sources distributions of sky, the latitude of the observatory: has influence on the total flux measured by an observatory; imposes a limitation on the capability of measuring an anisotropic sky and has a negligible efect on the Xmax measurement. In the thirdy study, an upper limit on the integral flux of GeV-TeV gamma-rays is used to extract the upper limit on the total UHECR luminosity of individual sources. The correlation between upper limit on the integral GeV-TeV gamma-rays flux and upper limit on the UHECR luminosity is established through the cascading process that takes place during propagation of the cosmic-rays in the background radiation fields.

Os detectores de superfície do observatório Pierre Auger são tanques repletos de água e completamente escuros com sensores fotomultiplicadores instalados na parte interna. Quando as partículas carregadas de chuveiros atmosféricos atravessam a água com velocidade acima a da luz nesse meio, geram radiação ultravioleta devido ao efeito Cherenkov. Os sensores fotomultiplicadores desses detectores medem e convertem essa radiação em sinais elétricos que são enviados para a central de dados, registrando assim um evento. Alguns eventos apresentam comportamento incomum, caracterizado por apresentar mais de uma estrutura na série temporal, coincidentes em pelo menos dois detectores de superfície distantes. Esse trabalho se dedicou a investigar sobre as características e origens desses eventos. Devido ao grande número de dados registrados pelo Observatório Pierre Auger, foi preciso desenvolver uma ferramenta computacional para reconhecer e selecionar aqueles eventos que apresentam as estruturas desejadas de forma automática. Após, esse filtro, tentamos determinar um padrão buscando semelhanças ou tendências em variáveis dos chuveiros, como a energia e a direção de chegada. Em segunda análise olhamos para os eventos híbridos, chuveiros observados pelos detectores de superfície e pelos telescópios de fluorescência simultaneamente, de modo a analisar o desenvolvimento longitudinal do chuveiro. Na sequência, foram realizado algumas simulações de chuveiros para alguns dos eventos selecionados com o algoritmo desenvolvido. Esses eventos foram então reconstituídos, simulando uma detecção pelo observatório, com o intuito de determinar se a origem desse sinal anômalo está relacionada a uma resposta dos detectores. O último passo, foi analisar a razão entre a proporção de eventos selecionados e o número total de eventos observados em função da energia da partícula primária, o que revelou uma relação entre essas duas grandezas. / The surface detectors of Pierre Auger observatory are water filled tanks and completely dark with photomultiplier sensors installed indoors. When charged particles of air showers cross the water with velocities above that of light in this medium, ultraviolet radiation is generated due to the Cherenkov effect. The photomultiplier sensors of these detectors measure and convert this radiation into electrical signals that are sent to the data center, thus recording an event. Some events have unusual behavior, characterized by having more than one structure in its time series, coincident in at least two distant surface detectors. This work was dedicated to investigate the characteristics and origins of these events. Due to the large amount of data recorded by the Pierre Auger Observatory it was necessary to develop a computational tool to automatically recognize and select those events that present the desired structure type. After applying this filter, we tried to determine a pattern by looking for similarities or trends in air-shower variables, such as energy and direction of arrival. In a second analysis, we looked at the hybrid events, air showers observed by the surface detectors and the fluorescence telescopes simultaneously, in order to analyze the longitudinal development of air shower. In the sequence, we performed some simulations of air showers for some events selected with the developed algorithm. These events were then reconstituted, simulating a detection by the observatory for the purpose of determinin if the origin of this anomalous signal is related to a response of the detectors. The last step was to analyze the ratio between the proportion of selected events and the total number of events observed as a function of the energy of the primary particle, which revealed a relation between these two quantities.

Orientador: Prof. Dr. Marcelo Augusto Leigui de Oliveira / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Física, Santo André, 2018. / O objetivo deste trabalho é discutir a distorção do fluxo de raios gama de altas energias (250 GeV ¿ 25 TeV) devido a processos de atenuação desde a fonte até sua chegada na Via Lactea. Entre esses processos estão a produção de pares pela interação com a radiação cósmica de fundo, principalmente EBL, e a oscilação de fótons em bosons pseudoescalares leves, chamados de partículas tipo áxion (ALPs). Também é discutido como será o sinal do fluxo detectado pelo Cherenkov Telescope Array, explicitando suas especificações técnicas e principais melhorias em relação aos detectores atuais, o que nos levará a uma nova geração de telescópios de raios gama. / The purpose of this research is to discuss the distortion of VHE gamma-ray flux (250 GeV - 25 TeV) due to attenuation processes along its path from the source to our galaxy, namely: pair production as a result of the interaction with the background cosmic radiation, especially EBL, and gamma-ray mix with a light pseudoescalar fundamental boson called axion-like particle (ALP). It is also discussed how this signal should appear at Cherenkov Telescope Array, emphasizing its technical specifications and major improvements over current IACTs, which will lead us to a new generation of gamma-ray telescopes.

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

Orientador: José Augusto Chinellato / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-24T07:17:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moreno_ThiagoVictor_M.pdf: 9704369 bytes, checksum: 4998048904230625e6cb929460a8f975 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Neste trabalho o programa CORSIKA foi utilizado para gerar eventos de colisão próton-próton e chuveiros atmosféricos extensos com partícula primária sendo próton ou ferro. Como modelo de interações hadrônicas usou-se o EPOS LHC, QGSJET 01c, QGSJET II-4 e SIBYLL 2,1. As colisões p-p foram simuladas com energia igual a 7 TeV no referencial centro de momenta e foi estudada a distribuição de multiplicidade de hádrons carregados e a densidade em pseudorapidez. Comparando estes observáveis com dados do CMS escolheu-se os modelos que melhor reproduzissem os dados para posteriormente, simular chuveiros atmosféricos extensos. Estes chuveiros foram gerados com partícula primária de energia igual a 1019eV no referencial do laboratório. Observou-se a densidade de múons na altitude do Detetor de Superfície do Observatório de raios cósmicos Pierre Auger. O objetivo é estudar a possibilidade de usar esta densidade para sondar modelos de interações hadrônicas e identificar a partícula primária dos eventos detetados pelo Observatório Pierre Auger / Abstract: In this work CORSIKA program was used to generate events from proton-proton collision and extensive air showers with primary particle being proton or iron. The hadronic interaction models used was EPOS LHC, QGSJET 01c, QGSJET II-4 and SIBYLL 2,1. The p-p collisions were simulated with energy equal to 7 TeV in the center of momenta reference system and the charged hadron multiplicity and the pseudorapidity density was studied. Comparing this with data collected by the CMS detector at the LHC it was chosen the best models to generate air showers. The extensive air showers were generated with primary particle energy equal to 1019 eV in the laboratory frame. It was observed the muon density in the altitude of the Surface Detector of the Pierre Auger Observatory. The objective is to study the possibility of using this density to probe the model and the primary particle of the events detected by the Pierre Auger Observatory / Mestrado / Física / Mestre em Física

Esta pesquisa tem como tema o desenvolvimento das habilidades de leitura nos alunos do 8 ano/7 série de uma escola no interior do estado de São Paulo. Após a análise dos resultados do Sistema de Avaliação de Rendimento Escolar do Estado de São Paulo SARESP do ano de 2012 e da Avaliação de Aprendizagem em Processo AAP, aplicada pela Secretaria da Educação do Estado de São Paulo (SEESP) em 2012 e em 2013, verificou-se a necessidade de um trabalho mais sistemático para que os alunos ampliassem sua competência leitora de diferentes gêneros discursivos. O objetivo geral de pesquisa foi contribuir para o desenvolvimento de habilidades de leitura de alunos do ensino fundamental por meio da reflexão sobre as exigências do SARESP e as possibilidades e benefícios de atividades de leitura desenvolvidas nas aulas de Língua Portuguesa de duas salas de 7 série/8 ano de uma escola da Rede Estadual de Ensino do Estado de São Paulo. Tal objetivo encontrou respaldo no projeto OBSERVATÓRIO/UNITAU 2011-2014: `Competências e habilidades de leitura: da reflexão teórica ao desenvolvimento e aplicação de propostas didático-pedagógicas, n23038010000201076, financiado por CAPES/INEP. Especificamente, os objetivos da pesquisa são: 1) Analisar os resultados dos alunos de 6 série/7 ano de uma escola da Rede Estadual de Ensino do Estado de São Paulo na prova de Língua Portuguesa do SARESP 2012 e na AAP 2013, com os mesmos alunos já na 7 série/8 ano; 2) Definir um plano de ação para o desenvolvimento das habilidades de leitura em que esses alunos mostraram mais dificuldades; 3) Desenvolver esse plano de ação em duas salas de 7série/8 ano da escola, durante o ano letivo de 2013, e refletir sobre esse trabalho. Teoricamente, esta pesquisa se baseia na concepção sociocognitiva de leitura, na concepção bakhtiniana de linguagem e gênero discursivo, no conceito de sequência didática proposto por Dolz; Noverraz e Schneuwly (2004, p. 97). Os documentos oficiais sobre a Prova Brasil (BRASIL, 2008) e o SARESP serão utilizados para contextualização das diretrizes educacionais vigentes. Esta pesquisa se desenvolveu metodologicamente por: 1) uma análise qualitativa dos resultados do SARESP 2012 e da AAP 2013; 2) uma pesquisa-ação para o desenvolvimento de um plano de ação focado em habilidades de leitura dos alunos de duas salas de 7série/8 ano. Essas habilidades foram trabalhadas por meio de sequências didáticas de leitura dos gêneros discursivos Tira, Crônica, Fábula e Memórias Literárias, Propaganda social e Propaganda de produtos, a partir de coletâneas de textos desses gêneros. Ao final da etapa de leitura de cada gênero, os alunos realizaram atividades de verificação no formato de questões de múltipla escolha, com características semelhantes às questões da Prova SARESP. Os resultados evidenciaram que, com a prática de leitura sistematizada por sequências didáticas, os alunos se apropriam de características dos gêneros discursivos bem como de estratégias de leitura que contribuem muito para o desenvolvimento de habilidades leitoras. As avaliações realizadas após cada etapa desta pesquisa-ação comprovaram isso. Conclui-se que o trabalho de leitura seguindo sequências didáticas e utilizando diferentes gêneros discursivos é o caminho para desenvolver nos alunos as habilidades de leituras exigidas para que eles sejam leitores proficientes. / The theme of this research is the development of reading skills in students of the 8th/7th grade at a school in the interior of the State of São Paulo. After analyzing the results of the 2012 `Sistema de Avaliação de Rendimento Escolar do Estado de São Paulo - SARESP (State of São Paulos Evaluation of Educational Achievement System) - and the 2013 `Avaliação de Aprendizagem em Processo - AAP (Assessment of Learning in Process), applied by the Department of Education of the State of São Paulo (SEESP) in 2012 and in 2013, there was a need for a more systematic work for students to extend their reading competence of different speech genres. The overall aim of this research was to contribute to the development of reading skills of elementary school students through reflection on the demands of SARESP and the possibilities and benefits of reading activities in Portuguese Language classes in two 7th/8th grade classrooms of a state school in São Paulo. The goal found support on UNITAU Education Observatory `reading competences and skills; from theoretical reflection to the development and implementation of educational and pedagogical proposals, number 23038010000201076, sponsored by CAPES / INEP. Specifically, the objectives of the research are: 1) compare the results of the 6th /7th graders in a State School in São Paulo in the Portuguese language test of the 2012 SARESP and the 2013 AAP to their results in the 7th/ 8th grade ; 2) Set an action plan for the development of the reading skills these students showed more difficulties in; 3) develop the plan of action in two rooms of grade 7th / 8th grade, during the school year of 2013 and reflect on this work. Theoretically, this research is based on the socio-cognitive conception of reading, on Bakhtins conception of language and speech genre and on the concept of didactic sequence proposed by Dolz; Noverraz and Schneuwly (2004, p. 97). Official documents on the `Prova Brasil (BRAZIL, 2008) and SARESP will be used to contextualize the current educational guidelines. This research is methodologically developed by: 1) a qualitative analysis of the results of the 2012 SARESP and the 2013 AAP ; 2) an action research to develop an action plan focused on the reading skills of students in two 7th /8th grade classrooms. These skills were worked through teaching reading sequences with the speech genres: Strips, Chronicles, Fables and Literary Memoirs, Social Advertising and Advertising of Products, from collections of texts in these genres. At the end of each reading stage of a given genre, students performed verification activities using multiple choice questions, with questions similar to SARESPs questions. The results showed that with the systematic practice of reading using didactic sequences, students understand and learn the characteristics of speech genres and reading strategies that contribute greatly to the development of reading skills. The evaluations performed after each step of this action research have proven that. We conclude that the work of reading following teaching sequences and using different speech genres is the way to develop student‟s required reading skills so that they become proficient readers .

O tema desta pesquisa é habilidades de leitura, especificamente as habilidades relacionadas aos recursos linguísticos relativos à coesão textual, de acordo com a Linguística Textual, e relativos à concordância verbal e nominal, de acordo com a gramática normativa. Segundo Bronckart (2012), esses recursos são `mecanismos de textualização. O problema que motivou esta pesquisa foi o fato de esses recursos linguísticos não serem, tradicionalmente, valorizados em atividades de leitura. Contudo, as habilidades de compreensão desses recursos são previstas nas Matrizes de Referência da Prova Brasil e do SARESP e cobradas nessas avaliações. Além disso, há uma carência de atividades de leitura com enfoque específico nessas habilidades para subsidiar o trabalho do professor de língua portuguesa. O objetivo geral desta pesquisa é contribuir para o trabalho em sala aula no desenvolvimento de habilidades de leitura de alunos dos Ensinos Fundamental e Médio. Especificamente, objetiva-se: 1) identificar habilidades de leitura avaliadas pela Prova Brasil e pelo SARESP que se baseiam em mecanismos de textualização, ou seja, recursos linguísticos relativos à coesão textual e concordância verbal e nominal; 2) elaborar atividades de leitura que contemplem esses mecanismos de textualização, comentando-as para que possam ser utilizadas nas aulas de Língua Portuguesa. Metodologicamente, é uma pesquisa bibliográfica com base nos conceitos de competência e habilidades, nos documentos da Prova Brasil (BRASIL, 2008) e do SARESP (SÃO PAULO, 2009), nos conceitos de coesão textual e concordância verbal e nominal. Aspectos de variação sociolinguística da concordância verbal e nominal no português brasileiro também serão apresentados, bem como o conceito de leitura baseado na abordagem sociocognitiva. Como resultados desta pesquisa, foram identificadas 04 habilidades da Prova Brasil e 03 do SARESP referentes aos mecanismos de textualização (sendo 02 do SARESP correspondentes a 02 da Prova Brasil) e foram elaborados exercícios de leitura que contemplam esses mecanismos e podem contribuir para o desenvolvimento dessas habilidades. Esta pesquisa faz parte do projeto observatório OBSERVATÓRIO/UNITAU 2011-2014: Competências e habilidades de leitura: da reflexão teórica ao desenvolvimento e aplicação de propostas didático-pedagógicas n23038010000201076, financiado por CAPES/INEP, o qual tem como um dos seus objetivos elaborar material didático para atividades de leitura em aulas de Língua Portuguesa. / The theme of this research is the reading skill, specifically skills related to language resources regarding textual cohesion , according to the Textual Linguistics and on the nominal and verbal concordance, according to the normative grammar . According Bronckart (2012 ) , these features are `textualization mechanisms (mechanisms in reading and writing process). The issue that motivated this study was the fact that these linguistic resources are not traditionally valued in reading activities . However , the comprehension skills of these features are standards in Prova Brazil and SARESP and also tested in these evaluations. In addition , there is a lack of reading activities with a specific focus on those skills to support the Portuguese language teacher classroom work. The overall objective of this research is to contribute to the teaching and learning process in the classroom while developing reading skills (for students in the Elementary and High School). Specifically , we aim to : 1 ) identify reading skills tested in Prova Brazil and in SARESP that rely on textualization mechanisms, ie: linguistic resources relating to textual cohesion and nominal and verbal concordance , 2) develop reading activities that include these textualization mechanisms, commenting on them so they can be used in Portuguese Language classes . It is methodologically based on the concepts of competence and skills Prova Brazil files ( BRAZIL , 2008) and SARESP ( SÃO PAULO , 2009) , the concepts of textual cohesion and nominal and verbal concordance. Aspects of sociolinguistic variation in the nominal and verbal concordance in Brazilian Portuguese language will also be presented, as well as the concept of reading based on the socio-cognitive approach . As a result of this research , 04 skills Prova Brazil and 03 SARESP regarding the textualization mechanism were identified ( 02 from SARESP corresponding to 02 in Prova Brazil ) and reading assignments were prepared that include these mechanisms and may contribute to the development of these skills . This research is part of the observatory project OBSERVATORY / UNITAU 2011-2014 : Skills and Reading Skills : theoretical reflection to the development and implementation of educational and pedagogical proposals No. 23038010000201076 , funded by CAPES / INEP , which has as one of its objectives to elaborate reading activities for Portuguese teaching classes.

Relativity is one of the most important and well tested theories and Lorentz invariance is one of its pillars. Lorentz invariance violation (LIV), however, has been discussed in several quantum gravity and high energy models. For this reason, it is crucial to test it. Several tests, both terrestrial and astrophysical, have been performed in the last years and provide limits on the violation. This work takes part in these efforts and discuss the possibility of testing LIV with ultra-high energy cosmic rays (UHECRs). The effects of LIV in their propagation and the resulting changes in the spectrum of UHECRs are obtained and compared to the experimental data from the Pierre Auger Observatory. An analytical calculation for the inelasticity in the laboratory frame with LIV of any a + b → c + d interaction is presented and used to obtain the phase space and the energy losses of the pion production for protons, the photodisintegration for nuclei and the pair production for photons with LIV. A parametrization for the threshold energy of the photodisintegration with LIV is also proposed. The main effect seen is a decrease in the phase space and a resulting decrease in the energy loss. These changes have been implemented in Monte Carlo propagation codes and the resulting spectra of protons, nuclei and photons on Earth have been obtained and fitted to the data from the Pierre Auger Observatory. It is shown that upper limits on the photon LIV coefficient can be derived from the upper limits on the photon flux from the Pierre Auger Observatory. / Relatividade é uma das mais importantes e bem testadas teorias e a invariância de Lorentz é um de seus pilares. A violação da invariância de Lorentz (VIL), todavia, tem sido discutida em diversos modelos de gravidade quântica e altas energias. Por tal motivo, é crucial testá-la. Diversos testes, tanto terrestres quanto astrofísicos, foram realizados nos últimos anos e fornecem limites na violação. Este trabalho se insere nesses esforços e discute a possibilidade de testar VIL com raios cósmicos de altíssima energia. Os efeitos da VIL em sua propagação e as consequentes mudanças no espectro de raios cósmicos de altíssima energia são obtidos e comparados com os dados experimentais do Observatório Pierre Auger. Um cálculo analítico para a inelasticidade no referencial do laboratório com VIL para qualquer interação da forma a + b → c + d é apresentado e usado para obter o espaço de fase e as perdas de energia para a produção de píons para prótons, a fotodesintegração para núcleos e a produção de pares para fótons com VIL. Uma parametrização para o limiar de energia da fotodesintegração com VIL também é proposta. O principal efeito observado é uma diminuição no espaço de fase e uma consequente diminuição nas perdas de energia. Tais mudanças foram implementadas em códigos de Monte Carlo para a propagação e os espectros resultantes para prótons, núcleos e fótons na Terra foram obtidos e ajustados aos dados do Observatório Pierre Auger. É mostrado que limites superiores nos coeficientes de VIL para o fóton podem ser deduzidos dos limites superiores para o fluxo de fótons do Observatório Pierre Auger.

No estudo dos raios cósmicos de ultra alta energia utilizando detectores de superfície a energia da partícula primária é estimada pela distribuição lateral (LDF - Lateral Distribution Function), que descreve a amplitude do sinal das estações em função da distância ao centro do chuveiro. Entretanto, com exceção da estimativa do centro do chuveiro, não se utiliza a LDF para obter mais nenhuma informação sobre o chuveiro, talvez porque ela não possua uma parametrização que a descreva completamente, especialmente para os chuveiros com energias mais altas. As primeiras interações dos raios cósmicos com a atmosfera são determinantes para o desenvolvimento dos chuveiros atmosféricos extensos. Tais interações dependem, entre outras coisas, da composição química dos raios cósmicos. Diferenças nessas interações podem causar alterações nas flutuações da distribuição lateral. Através de simulações dos chuveiros com diferentes partículas primárias pode ser possível estimar a composição dos raios cósmicos de ultra alta energia, comparando as flutuações das distribuições laterais de eventos reais com as de eventos simulados. Uma das grandezas relevantes para a flutuação da LDF é a incerteza do sinal das estações. O framework de análise do Observatório Pierre Auger aplica uma correção parametrizada empiricamente à incerteza do sinal das estações. Neste trabalho foi apresentada uma justificativa estatística para esta correção, que está relacionada à distribuição do sinal não ser uma Poisson, mas uma composição de processos com diferentes distribuições. Para a realização deste trabalho foi gerada uma biblioteca de chuveiros produzidos por dois simuladores de chuveiros atmosféricos, AIRES e CORSIKA, sendo que o AIRES utilizou o SIBYLL como modelo de interação hadrônica enquanto o CORSIKA utilizou o EPOS. Foram produzidos chuveiros iniciados por prótons e núcleos de ferro com os dois simuladores, e suas distribuições angulares foram consideradas isotrópicas. A distribuição de energia desses eventos segue uma lei de potência e varia entre 1 e 200 EeV. Utilizando a função de Nishimura, Kamata e Greisen (NKG) como parametrização para a LDF se observa resíduos sistematicamente positivos nas estações mais distantes do centro do chuveiro, que também têm o sinal mais próximo do trigger. Uma das hipóteses levantadas em outros trabalhos para esse comportamento é que ele estaria relacionado à influência das estações silenciosas, mas este trabalho mostra que o uso dessas estações tem pouca influência na flutuação da LDF. Na verdade esse efeito é causado porque as parametrizações da LDF no Offline não consideram que os sinais das estações possuem um corte devido o trigger, isto é, que a função de densidade de probabilidade que descreve o sinal real não é a mesma que descreve o sinal que é observado. Neste trabalho é proposta uma correção para as parametrizações da LDF que é implementada no Offline. Como resultado desta correção é observada uma redução significativa dos resíduos que eram sistematicamente positivos e que, após a correção, passam a ser compatíveis com zero. Neste trabalho foram realizadas três análises independentes para comparar os eventos reais com os simulados, das quais duas não dependem diretamente do ajuste da LDF e também não são sensíveis à energia. Elas permitem uma comparação entre os sinais supondo uma relação simples entre eles. No primeiro caso supõe-se que a diferença no sinal é devido à componente muônica do chuveiro e no segundo supõe-se que os dois conjuntos de eventos comparados são bem descritos por funções NKG mas com parâmetros S1000 diferentes. A terceira análise utiliza os resíduos dos ajustes da LDF e permite observar a composição em função da energia da partícula primária. Essa última análise foi realizada utilizando a função NKG com e sem correção do efeito do trigger. As diferentes análises utilizadas para estimar a composição dos raios cósmicos apresentaram resultados consistentes entre si, apesar das limitações encontradas em algumas delas. Todos esses indicadores de composição da partícula primária obtidos pelo detector de superfície são consistentes com os resultados obtidos pelas análises de Xmax do detector de fluorescência, reforçando a tese de que a composição dos raios cósmicos é predominantemente de próton entre 1 e 10 EeV e entre próton e ferro para energias acima de aproximadamente 10 EeV. / The energy of ultra high energy cosmic rays can be estimated from the lateral distribution function (LDF) of the shower as measured by surface detectors. The LDF describes the particle density as a function of the distance from the shower center. However, with the exception of the position of the shower center, no other information is extracted from it, may because it does not have a parametrization or an analytic function that describes it completely. The first interactions of cosmic rays with the atmosphere are decisive for the development of the extensive air showers. Such interactions, among other things, depend on the chemical composition of comic rays. Differences in these interactions can cause changes in the fluctuation shape of lateral distribution. Through simulations of showers with different primary particles it may be possible to estimate the composition of ultra high energy cosmic rays comparing the fluctuation shape of the lateral distributions of real events with those from simulated ones. One of the quantities relevant to the fluctuation of the LDF signal is the uncertainty of the stations. The analysis framework of the Pierre Auger Observatory applies a correction to the signal uncertainty of the signal. The parameterization of this correction is obtained empirically. In this work a statistical justification for this correction is proposed and is related to distribution of the signal which is not Poisson, but a composition of processes with different distributions. For this work a library of showers using two simulators of air showers, AIRES and CORSIKA, was produced. The showers simulated with the AIRES used SIBYLL as a hadronic interaction model while COSIKA used EPOS. Showers initiated by protons and iron nuclei with the two simulators were produced, and their angular distribution was considered isotropic. The energy distribution of these events follows a power law and ranges from 1 to 200 EeV. Using the Nishimura, Kamata and Greisen (NKG) function as a parameterization for the LDF, one obtains residues that are systematically positive at stations further from the center of the shower. These stations have a signalclose to the trigger level. One of the hypothesis raised in other works for this behavior is that it is related to the influence of the silent stations, but this work shows that their use has little impact on the fluctuation shape of the LDF. In fact, this effect is caused because the parametrizations of LDF in the Offline ignore that the signals of the stations have a cut due to the trigger, ie, the probability density function that describes the real signal is not the same that describes the observed signal. This work proposes a correction to the parameterizations of the LDF and implements it in the Offline. As a result of this correction, the residues, which were always positive, are significantly reduced and compatible with zero. In this study three independent analysis were performed to compare real and simulated events, two of them not dependent directly of the LDF fit and also not sensitive to the primary particle energy. They allow a comparison between the signals assuming a simple relationship between them. The first case assumes that the difference in signal is due to the muonic component of the shower and the second assumes that the two compared sets of events are well described by NKG functions but with different S1000. The third analysis uses the residues of the LDF fits and is able to observe the composition of as a function of primary particle energy. This last analysis was performed using the NKG function with and without correction of the trigger effect. The different analysis used to estimate the composition of cosmic rays showed results consistent, despite the limitations found in some of them. The primary particle composition obtained from the surface detectors in this work is consistent with the results derived from the elongation rate measured by the fluorescence detectors, supporting the hypotesis that the composition of cosmic rays is predominantly proton becoming heavier for energies above 10 EeV.

O conhecimento sobre a composição de raios cósmicos de altas energias é fundamental na abordagem da maior parte das grandes questões referentes à astrofísica de altas energias. Entretanto, do ponto de vista experimental, determinar o tipo de partícula medida nesse regime de energia ainda é um enorme desafio e essa tarefa tem recebido especial atenção por parte das colaborações responsáveis pelos experimentos em atividade. A principal dificuldade está no fato das medidas serem realizadas indiretamente através das cascatas de partículas formadas a partir da interação do raio cósmico inicial com átomos da atmosfera, os chamados chuveiros atmosféricos. Entre os principais experimentos em funcionamento, o Observatório Pierre Auger se destaca por ter a maior área de detecção (3000 km2) e por utilizar pioneiramente um sistema híbrido de detecção, com detectores de superfície e de fluorescência funcionando simultaneamente. Os telescópios de fluorescência medem o número de partículas do chuveiro em função da profundidade, o que chamamos de perfil longitudinal. Alguns parâmetros extraídos desse perfil são sensíveis à composição das partículas primárias. No presente trabalho, aplicamos métodos estatísticos novos aos dados extraídos dos perfis longitudinais de chuveiros medidos pelo Auger com o objetivo de inferir informações sobre a massa média, ou seja, a composição dos raios cósmicos. A primeira análise apresentada é baseada no parâmetro XMax. A evolução do valor médio de XMax com a energia contém informações sobre a composição inicial. Com o objetivo de eliminar vieses experimentais, corrigindo os efeitos dos detectores, aplicamos métodos de deconvolução às distribuições de XMax. A segunda análise é do tipo multiparamétrica e aplica redes neurais do tipo Multilayer Perceptrons a outros parâmetros extraídos dos perfis longitudinais. A partir desse procedimento é possível obter informações sobre a composição média das partículas e também reconstruir a energia dos eventos. / The knowledge about high energy cosmic rays composition is fundamental to approach most of the big questions regarding high energy astrophysics. However, from the experimental point of view, to determine the kind of the measured particle in this energy range is still a huge challenge and this task has received special attention from the collaborations responsible for running the experiments in activity. The main difficulty is on the fact that the measurements are made indirectly by the secondary particles cascades formed by the interaction of primary particles with atmosphere atoms, which are called air showers. Among the main experiments in operation, Pierre Auger Observatory has the larger collecting area (3000 km2) and uses a pioneer hybrid detection system, with surface detectors and fluorescence telescopes working simultaneously. The fluorescence telescopes measure the number of particles in the shower as a function of atmospheric depth, which we call longitudinal profiles. Some parameters extracted from these profiles are sensitive to primary composition. In this study, we applied new statistical methods to the data from longitudinal profiles measured by the Pierre Auger Observatory aiming to infer information about the mean mass, in other words, the composition of cosmic rays. The first analysis shown (chapter 4) is based on the known parameter called XMax. The evolution of XMax mean value with energy contains information about primary composition. Unfolding methods have been applied to the XMax distribution in order to minimize experimental bias and to correct detector effects. The second analysis shown is of the multi-parametric type and applies neural networks of the Multilayer Perceptrons class to longitudinal profiles parameters. From this procedure, it is possible to obtain information about average composition and to reconstruct the energy of events.