Extensive air showers’ (EAS) observables sensible to primary cosmic ray mass are a valuable asset in constraining competing astrophysical and particle physics scenarios proposed both to explaining cosmic rays features, such as their all-particle spectra, as well as their origin. These observables, however, need to be interpreted by comparison to EAS simulations, which are a source of great uncertainty. Shower simulations need to rely on a technique called thinning, an algorithm created to reduce computing time and storage requirement. In this work, we evaluate the effects of thinning over the muon production profile of an EAS simulation. For heavier particles it appears that thinned showers generate profiles with a deeper maximum, while results were not conclusive for protons and photon primaries. We investigate the thinning technique by constructing a toy model for shower simulations in which we have full control of the thinning implementation. To that end, we parameterized the energy distribution and particle production multiplicity from proton-air interactions and proton-pion interactions. However, we find that thinning effects over our model were too severe, rendering it impossible to draw further conclusions about its effects on full air showers simulations. / Observáveis sensíveis à composição de raios cósmicos primários em chuveiros atmosféricos extensos são um recurso valioso na constrição de cenários competidores em astrofísica e física de partículas, propostos tanto para explicar características dos raios cósmicos, como o espectro de energia de todas as partículas, quanto sua origem. Estes observáveis, no entanto, precisam ser interpretados por comparação a simulações de chuveiros atmosféricos, que constituem fonte de grandes incertezas. Simulações de chuveiros são dependentes de uma técnica chamada thinning, um algoritmo criado para reduzir o tempo de computação e exigências de armazenamento. Neste trabalho, nós avaliamos os efeitos do thinning sobre o perfil de produção de múons em uma simulação de chuveiro atmosférico. Para partículas mais pesadas, aparentemente, chuveiros sujeitos ao thinning geram perfis com máximos mais profundos, e para prótons e fótons nossas análises foram inconclusivas. Nós investigamos a técnica do thinning construindo um simulador de chuveiros simplificado, em que o total controle sobre a implementação do thinning é garantido. Para este fim, parametrizamos a distribuição de energia e a multiplicidade de partículas em interações de próton com o ar e de píons com o ar. Entretanto, descobrimos que o efeito do thinning sobre o nosso modelo era muito severo, tornando impossível concluir seus efeitos sobre simulações completas.

The thesis is based on recent evidence of the presence and functionality of brown adipose tissue (in human body) which have brought increased interest in non-sheath thermogenesis and the role of BAT in metabolism. Since BAT is generally activated by cold exposure, there is a question of the relationship between the amount of body fat in human body (BMI index) and regular cold exposure. The study (cold showers several times a week for three months) was attended by a total of 49 probands in the age range of 19 - 25 years. They were all measured before and after cold showers on a Bodystat device where body fat percentage, the percentage of active body mass (ATH), the percentage of lean body mass, the percentage of body water, the BMI and the WHR index were found. Subsequently, the identified characteristics were compared and evaluated. An important result is the difference in body fat percentage where, due to the cold showers and anticipated activation of BAT, there was a statistically significant reduction in body fat in the experimental group of women. It can be stated that cold showers can have significant potential in the fight against obesity.

O objetivo desta dissertação é a busca de anisotropias em grandes escalas angulares no fluxo de raios cósmicos acima de 4 × 10^{18} eV e o confronto dos resultados obtidos com as previsões dos principais modelos astrofísicos na região de ultra altas energias. Com esse propósito foram analisados os dados de chuveiros atmosféricos extensos registrados pelo Observatório Pierre Auger no período de 01 de janeiro de 2004 até 31 de agosto de 2016, compreendendo um total de 108 480 eventos detetados com ângulos zenitais entre 0 e 80 graus acima de 4 × 10^{18} eV. Efeitos sistemáticos locais como a influência da variação das condições atmosféricas e a influência do campo geomagnético nos estimadores de energia das cascatas atmosféricas foram corrigidos cuidadosamente para evitar a introdução de sinais espúrios de anisotropias na análise. Especial ênfase foi dedicada à construção de um mapa bidimensional na esfera celeste com os valores da exposição para cada direção no céu, calculado com uma precisão de 1% a partir da informação da área de coleção efetiva no Observatório Pierre Auger a cada minuto. Da mesma forma, a distribuição das direções de chegada dos eventos foi registrada em mapas bidimensionais na esfera celeste que, após corrigidos pela exposição, são transformados nos mapas de fluxo usados na análise quantitativa para a busca de anisotropias. Neste trabalho procurou-se padrões dipolares de anisotropias, os quais foram quantificados usando o método de expansão multipolar em harmônicos esféricos. Diferentemente do método bidimensional de Rayleigh usado na maioria dos estudos deste tipo, o método aqui utilizado fornece de maneira direta as três componentes cartesianas do dipolo, por meio das quais a reconstrução da amplitude e orientação espacial do dipolo é feita de maneira mais natural. A busca de anisotropias foi realizada em dois intervalos de energia independentes, assim foram analisados por separado os eventos com energias entre 4 × 10^{18} e 8 × 10^{18} eV e de energias maiores que 8 × 10^{18} eV. No primeiro intervalo não foi encontrado nenhum sinal de anisotropia estatisticamente significativo. No segundo intervalo foi encontrada uma anisotropia dipolar de amplitude d = (7.9 ± 1.1)% com coordenadas equatoriais (_d , _d ) = (103 ± 10 , 38 ± 7 ) graus e uma probabilidade de ocorrência ao acaso de 6.90 × 10^{8} , correspondendo a uma significância estatística acima do limiar de descoberta de 5 . Tal amplitude e direção são melhor explicadas assumindo-se uma origem extragaláctica para os raios cósmicos com energias acima de 8 × 10^{18} eV. / The aim of this dissertation is the search for large scale anisotropies in the cosmic ray flux above 4 × 10^{18} eV and the comparison of the results with the predictions of the main astrophysical models in the ultra high energy region. With this purpose we analyzed the data of extensive air showers detected by the Pierre Auger Observatory in the period of 1st January 2004 to 31st August 2016 comprising a total of 108 480 events with zenith angles between 0 and 80 degrees above the threshold of 4 × 10^{18} eV. Local systematic effects such as the influence of the variation of the atmospheric conditions and the effect of the geomagnetic field in the energy estimators were properly corrected to avoid the introduction of spurious anisotropy signals in the analysis. Special emphasis was placed on the construction of a two-dimensional map on the celestial sphere with the exposure values for each direction on the sky, calculated with an accuracy of 1% from the information of the effective collection area of the observatory at every minute. Likewise, the arrival directions distribution of the events was recorded in two-dimensional maps on the celestial sphere that after correcting by the exposure were transformed into the flux maps to be used in the quantitative analysis for the anisotropies search. In this work we search for dipolar-like anisotropy patterns, which were quantified by performing a spherical harmonics decomposition of the cosmic ray flux map. Unlike the traditional two-dimensional Rayleigh method used in the majority of the studies of this kind, the method used here directly provides the three cartesian components of the dipole, allowing the reconstruction of its amplitude and orientation in a more natural way. The anisotropy search was made in two independent energy bins, so the distributions of the events with energies between 4 × 10^{18} and 8 × 10^{18} eV and those with energies greater than 8 × 10^{18} eV were analyzed separately. In the first energy bin no statistically significant departure from isotropy was found. In the second energy bin a dipole anisotropy of amplitude d = (7.9 ± 1.1)% with equatorial coordinates (_d , _d ) = (103 ± 10 , 38 ± 7 ) degrees and a chance probability of 6.90 × 10^{8} was found, corresponding to a statistical significance above the discovery threshold of 5 . Such amplitude and direction for the reconstructed dipole is better explained if an extragalactic origin is assumed for the bulk of cosmic rays above 8 × 10^{18} eV.

Orientador: José Augusto Chinellato / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-09-02T17:59:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Kuno_YugoMafra_M.pdf: 3634635 bytes, checksum: afd1f210608c9cb926532d441cade068 (MD5) Previous issue date: 2017 / Resumo: O fluxo de raios cósmicos de ultra-alta energia (superiores a 10^18 eV) que chega ao topo da atmosfera é baixo, tal que torna-se necessário estudar em detalhes os chuveiros atmosféricos extensos de modo a se determinar a composição e a energia da partícula primária. Dispõe-se de algoritmos que simulam processos de QED e QCD, e descrevem a difusão das partículas na atmosfera, fornecendo o estado (x, p, id, t) de cada uma. Entretanto, é também necessário parametrizar as funções que descrevem sua distribuição ao longo da cascata atmosférica. O método da entropia máxima (MEM) permite que se parametrize a distribuição de partículas em função dos momentos estatísticos esses perfis, que são menos afetados pelo ruído. A maximização da entropia também permite que a distribuição seja inferida minimizando o enviesamento que ocorre, por exemplo, no ajuste de curvas tradicionalmente realizado. No presente trabalho foi estudada aplicação do MEM na análise do perfil longitudinal das componentes eletrônica e muônica geradas por simulação no CORSIKA, já conhecendo as características da partícula primária, de forma a avaliar os benefícios dessa metodologia no estudo de chuveiros atmosféricos / Abstract: The flux of ultra-high energy cosmic rays (above 10^18 eV) that reach the upper atmosphere is low, so that it is necessary to thoroughly study air showers in order to determine the composition and energy of the primary particle. There are algorithms that simulate QED and QCD processes, and track the particle diffusion in the atmosphere, providing the state (x, p, id, t) of each one. Still, it is also necessary to parameterize the functions that describe its distribution throughout the atmospheric cascade. The maximum entropy method (MEM) allows the parameterization of the particle distribution with the statistical moments as variables, which are less affected by noise. The maximum entropy also allows the inference of the distribution minimizing the bias, which is high in inference processes such as the traditional curve fitting. The application of MEM in the analysis of the longitudinal profile of the electronic and muonic components generated by simulation with CORSIKA was the object of study in this research work, having as a prior the characteristics of the primary particle, in order to evaluate the benefits of the method in the study of air showers / Mestrado / Física / Mestre em Física / CAPES

Skyfall kan leda till stora konsekvenser för samhället, framförallt i en stad då den urbana miljön är känslig för extrema händelser. Västerås stad har tidigare drabbats av skyfall där följderna har varit kostsamma. Den senaste forskningen pekar på att intensiva regnhändelser kommer bli allt mer vanligt förekommande, därför är det intressant att undersöka vilka konsekvenser dessa regn kan leda till. En analys har gjorts med utgångspunkt från SMHI:s lågpunktskartering över Västerås. Utifrån denna kartering undersöktes vilka förorenade områden, bostadsområden, exploateringsområden, infrastruktur, vårdcentraler, skolor, nätstationer och prioriterade pumpar som ligger i lågpunktsområden. Denna jämförelse har gjorts i ArcGIS. Där konstaterades att många viktiga objekt ligger i låga områden och då riskerar att översvämmas. Det gäller främst sjukhusområdet, mindre bostadsområden, cykel-underfarter och nätstationer. Resultaten från jämförelsen med lågpunktskarteringen låg därefter som grund för val av vidare studie där en fördjupad konsekvensstudie har gjorts över sjukhusområdet då detta är en samhällsviktig funktion som tidigare har översvämmats vid skyfall. En hydraulisk modell har byggts upp i programmet MIKE 21 Flow Model där ett regn med återkomsttiden 100 år har simulerats och dess konsekvenser över sjukhusets avrinningsområde har undersökts. Simuleringen visar att stora ytor vid främst sjukhusområdet och i bostadsområden med tät bebyggelse översvämmas. Stora vattendjup ansamlas bland annat vid sjukhusets akutingång och längs E 18 vid Korsängsmotet och Folkparksmotet. Känslighetsanalyser har även utförts i MIKE 21 Flow Model för att undersöka bland annat hur olika stora regn påverkar resultaten samt hur känslig resultaten är för val av Mannings tal (M). Resultaten visar att intensivare regn medför framförallt en större översvämmad yta och att ett konstant värde på M = 40 hade varit en rimlig förenkling för detta område. En kontroll har utförts där skyfallet som föll över Västerås 8 juli 2012 har simulerats i MIKE 21 Flow Model. Resultaten från de hydrauliska simuleringarna har även jämförts med SMHI:s lågpunktskartering där det konstaterades att många lågpunkter inte översvämmas, men samtidigt att flera områden som inte är lågpunktsområden översvämmas vid simulerade skyfall. / Heavy rainfall can lead to large consequences for society, especially in a city since the urban environment is sensitive to extreme events. Västerås has earlier suffered heavy rains and according to the latest research, more intense future rainfall is to be expected. It’s therefore interesting to examine the possible implications of these rains. SMHI has produced a map of low areas in the city of Västerås. Based on this mapping, this study evaluated the occurrence of contaminated areas, residential areas, development areas, infrastructure, health centers, schools, power stations and prioritized pumps in low areas. This comparison has been made in ArcGIS. It could be established that many important objects are located in low areas and therefore have a risk of being flooded by heavy rain showers. This primarily concerns the hospital, smaller residential areas, underpasses and power stations. The results from the comparison with low areas were used as background information when the hospital was chosen for further studies. The hospital is an important public function that has previously been flooded by heavy rain showers. By using the program MIKE 21 Flow Model, a hydraulic model has been set up where a rain with a return period of 100 years has been simulated and its consequences on the catchment area has been explored. The simulation shows that large flooded areas will occur around the hospital and in residential areas. A large water depth is predicted to occur at the hospital's emergency entrance and along E 18 at Korsängsmotet and Folkparksmotet. Sensitivity analyses were also performed in the MIKE 21 Flow Model to investigate how different kinds of rain affect the results, and how sensitive the results are to the choice of Manning's M values. From the results it can be seen that intense rainfall means primarily a greater flooded surface and that a constant value of M = 40 had been a reasonable simplification for the simulated area. A simulation has been performed in MIKE 21 Flow Model with the heavy rain shower that fell over Västerås July 8, 2012. A comparison has also been made between the results from the hydraulic simulations and the mapping of low areas made by SMHI. It was found that many of the lower areas were not flooded, but also that several areas that were not found as low areas were flooded in simulated rainfalls.

O objetivo desta dissertação é a busca de anisotropias em grandes escalas angulares no fluxo de raios cósmicos acima de 4 × 10^{18} eV e o confronto dos resultados obtidos com as previsões dos principais modelos astrofísicos na região de ultra altas energias. Com esse propósito foram analisados os dados de chuveiros atmosféricos extensos registrados pelo Observatório Pierre Auger no período de 01 de janeiro de 2004 até 31 de agosto de 2016, compreendendo um total de 108 480 eventos detetados com ângulos zenitais entre 0 e 80 graus acima de 4 × 10^{18} eV. Efeitos sistemáticos locais como a influência da variação das condições atmosféricas e a influência do campo geomagnético nos estimadores de energia das cascatas atmosféricas foram corrigidos cuidadosamente para evitar a introdução de sinais espúrios de anisotropias na análise. Especial ênfase foi dedicada à construção de um mapa bidimensional na esfera celeste com os valores da exposição para cada direção no céu, calculado com uma precisão de 1% a partir da informação da área de coleção efetiva no Observatório Pierre Auger a cada minuto. Da mesma forma, a distribuição das direções de chegada dos eventos foi registrada em mapas bidimensionais na esfera celeste que, após corrigidos pela exposição, são transformados nos mapas de fluxo usados na análise quantitativa para a busca de anisotropias. Neste trabalho procurou-se padrões dipolares de anisotropias, os quais foram quantificados usando o método de expansão multipolar em harmônicos esféricos. Diferentemente do método bidimensional de Rayleigh usado na maioria dos estudos deste tipo, o método aqui utilizado fornece de maneira direta as três componentes cartesianas do dipolo, por meio das quais a reconstrução da amplitude e orientação espacial do dipolo é feita de maneira mais natural. A busca de anisotropias foi realizada em dois intervalos de energia independentes, assim foram analisados por separado os eventos com energias entre 4 × 10^{18} e 8 × 10^{18} eV e de energias maiores que 8 × 10^{18} eV. No primeiro intervalo não foi encontrado nenhum sinal de anisotropia estatisticamente significativo. No segundo intervalo foi encontrada uma anisotropia dipolar de amplitude d = (7.9 ± 1.1)% com coordenadas equatoriais (_d , _d ) = (103 ± 10 , 38 ± 7 ) graus e uma probabilidade de ocorrência ao acaso de 6.90 × 10^{8} , correspondendo a uma significância estatística acima do limiar de descoberta de 5 . Tal amplitude e direção são melhor explicadas assumindo-se uma origem extragaláctica para os raios cósmicos com energias acima de 8 × 10^{18} eV. / The aim of this dissertation is the search for large scale anisotropies in the cosmic ray flux above 4 × 10^{18} eV and the comparison of the results with the predictions of the main astrophysical models in the ultra high energy region. With this purpose we analyzed the data of extensive air showers detected by the Pierre Auger Observatory in the period of 1st January 2004 to 31st August 2016 comprising a total of 108 480 events with zenith angles between 0 and 80 degrees above the threshold of 4 × 10^{18} eV. Local systematic effects such as the influence of the variation of the atmospheric conditions and the effect of the geomagnetic field in the energy estimators were properly corrected to avoid the introduction of spurious anisotropy signals in the analysis. Special emphasis was placed on the construction of a two-dimensional map on the celestial sphere with the exposure values for each direction on the sky, calculated with an accuracy of 1% from the information of the effective collection area of the observatory at every minute. Likewise, the arrival directions distribution of the events was recorded in two-dimensional maps on the celestial sphere that after correcting by the exposure were transformed into the flux maps to be used in the quantitative analysis for the anisotropies search. In this work we search for dipolar-like anisotropy patterns, which were quantified by performing a spherical harmonics decomposition of the cosmic ray flux map. Unlike the traditional two-dimensional Rayleigh method used in the majority of the studies of this kind, the method used here directly provides the three cartesian components of the dipole, allowing the reconstruction of its amplitude and orientation in a more natural way. The anisotropy search was made in two independent energy bins, so the distributions of the events with energies between 4 × 10^{18} and 8 × 10^{18} eV and those with energies greater than 8 × 10^{18} eV were analyzed separately. In the first energy bin no statistically significant departure from isotropy was found. In the second energy bin a dipole anisotropy of amplitude d = (7.9 ± 1.1)% with equatorial coordinates (_d , _d ) = (103 ± 10 , 38 ± 7 ) degrees and a chance probability of 6.90 × 10^{8} was found, corresponding to a statistical significance above the discovery threshold of 5 . Such amplitude and direction for the reconstructed dipole is better explained if an extragalactic origin is assumed for the bulk of cosmic rays above 8 × 10^{18} eV.

Extensive air showers’ (EAS) observables sensible to primary cosmic ray mass are a valuable asset in constraining competing astrophysical and particle physics scenarios proposed both to explaining cosmic rays features, such as their all-particle spectra, as well as their origin. These observables, however, need to be interpreted by comparison to EAS simulations, which are a source of great uncertainty. Shower simulations need to rely on a technique called thinning, an algorithm created to reduce computing time and storage requirement. In this work, we evaluate the effects of thinning over the muon production profile of an EAS simulation. For heavier particles it appears that thinned showers generate profiles with a deeper maximum, while results were not conclusive for protons and photon primaries. We investigate the thinning technique by constructing a toy model for shower simulations in which we have full control of the thinning implementation. To that end, we parameterized the energy distribution and particle production multiplicity from proton-air interactions and proton-pion interactions. However, we find that thinning effects over our model were too severe, rendering it impossible to draw further conclusions about its effects on full air showers simulations. / Observáveis sensíveis à composição de raios cósmicos primários em chuveiros atmosféricos extensos são um recurso valioso na constrição de cenários competidores em astrofísica e física de partículas, propostos tanto para explicar características dos raios cósmicos, como o espectro de energia de todas as partículas, quanto sua origem. Estes observáveis, no entanto, precisam ser interpretados por comparação a simulações de chuveiros atmosféricos, que constituem fonte de grandes incertezas. Simulações de chuveiros são dependentes de uma técnica chamada thinning, um algoritmo criado para reduzir o tempo de computação e exigências de armazenamento. Neste trabalho, nós avaliamos os efeitos do thinning sobre o perfil de produção de múons em uma simulação de chuveiro atmosférico. Para partículas mais pesadas, aparentemente, chuveiros sujeitos ao thinning geram perfis com máximos mais profundos, e para prótons e fótons nossas análises foram inconclusivas. Nós investigamos a técnica do thinning construindo um simulador de chuveiros simplificado, em que o total controle sobre a implementação do thinning é garantido. Para este fim, parametrizamos a distribuição de energia e a multiplicidade de partículas em interações de próton com o ar e de píons com o ar. Entretanto, descobrimos que o efeito do thinning sobre o nosso modelo era muito severo, tornando impossível concluir seus efeitos sobre simulações completas.

Orientadores: Ernesto Kemp, Anderson Campos Fauth / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-20T22:56:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Daniel_Bruno_M.pdf: 8374007 bytes, checksum: 352eb3cb6108ee55f40579c9db6d47a4 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O Observatório Pierre Auger foi desenvolvido com o objetivo de estudar os raios cósmicos de energia ultra-alta (maior que 10¹8 eV ), cujo fluxo é extremamente baixo. Sua configuração híbrida consiste em 1600 detectores de radiação Cherenkov, produzida pela passagem de partículas dos chuveiros atmosféricos na água, e 4 estações com telescópios de fluorescência, que detectam a emissão de luz que ocorre após a excitação das moléculas de nitrogênio da atmosfera. O observatório cobre uma área de cerca de 3000 km² . Neste trabalho será feita uma descrição detalhada dos detectores de superfície e de seu procedimento de reconstrução de eventos, no qual são determinadas a energia e direção de chegada do raio cósmico primário. Serão mostrados alguns resultados da caracterização e teste do tanque Cherenkov de Campinas e análises realizadas sobre o procedimento de reconstrução, nas quais são estudadas as consequências da exclusão de uma estação e o impacto da utilização de tanques irregulares, com fotomultiplicadoras de ganho alterado ou desligadas. Os resultados destes estudos mostram que os procedimentos de calibração e seleção de eventos atualmente utilizados no Observatório Pierre Auger são eficientes, garantindo a qualidade dos dados, mas que algumas modificações poderiam trazer um aumento na taxa de detecção, e também que a configuração mencionada em algumas propostas de expansão do observatório, com apenas uma fotomultiplicadora por tanque, pode reduzir a confiabilidade dos eventos / Abstract: The Pierre Auger Observatory was designed to study the ultra-high energy (> 10¹8 eV ) cosmic rays, whose flux is extremely low. Its hybrid configuration consists on 1600 detectors of Cherenkov radiation, produced by the passage of particles from the air showers by water, and 4 fluorescence telescope stations, to detect light emitted after the excitation of nitrogen molecules of the atmosphere. The observatory covers an area of 3000 km² . This work will give a detailed description of the surface detectors and its event reconstruction procedure, where the energy and arrival direction of the primary cosmic ray is determined. Some results of the characterization and test of the Cherenkov tank of Campinas will be showed, and also some analysis about the reconstruction, with studies of the consequences of the exclusion of a station and the impact of the use of irregular tanks, with photomultiplier\\\'s operating in low gain or turned of. This studies show that the calibration and event selection procedures used at the Pierre Auger Observatory are efficient, providing high quality for the data taken, but some modifications could bring an increase of the detection rate. It is also shown that the configuration for the tanks mentioned in some proposals of expansion of the observatory, with a single photomultiplier by tank, could reduce the con#ability of the events / Mestrado / Física / Mestre em Física

Orientador: Carola Dobrigkeit Chinellato / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-04T03:39:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Selmi-Dei_DanielPakk_M.pdf: 2342914 bytes, checksum: 162b44347e391de172fb12130f4bad2a (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Esta dissertação cobre a análise dos primeiros eventos detectados simultaneamente pelos tanques de superfície e telescópios de fluorescência durante a fase de prototipagem do Observatório Pierre Auger, na Argentina, entre dezembro de 2001 e abril de 2002. Há muitos anos diversos experimentos espalhados pelo mundo, dedicados à detecção de raios cósmicos, vêm coletando e montando uma estatística bem estabelecida do fluxo, direção de chegada, energia e composição química até 1019 eV através do constante desenvolvimento de novas técnicas. Ficou comprovado, porém, que radiação cósmica acima de 1020 eV existe, uma contradição com previsões teóricas que imediatamente abriu um leque de questões, variando desde qual origem extragalática poderiam ter, até o modo como se propagam pelo espaço. A riqueza e detalhamento que o estudo dessas partículas envolve são sintetizados em três partes neste trabalho. O primeiro capítulo aborda a radiação desde suas mais prováveis fontes geradoras e mecanismos de aceleração, os efeitos a que está sujeita durante a propagação pelo espaço e, por fim, o conjunto de processos desencadeados a partir da chegada no topo da atmosfera terrestre até o nível do solo -o chamado chuveiro atmosférico extenso. Com essa motivação inicial, a segunda parte abrange a totalidade do que será o Projeto Auger em sua fase final: um observatório que emprega as duas técnicas mais bem sucedidas já utilizadas em outros experimentos de menor porte, juntamente com a física, a matemática e o embasamento computacional da análise e reconstrução das propriedades que caracterizam uma partícula primária. No último capítulo é colocado em prática tudo o que foi discutido no anterior , com algumas restrições existentes na época em questão. A mais evidente é o funcionamento do observatório como um protótipo, quando foram operadas apenas parte de um olho (conjunto de telescópios de fluorescência) e do arranjo de solo. Outra são os códigos disponibilizados para análise pela colaboração, em constante desenvolvimento em paralelo com simulações. Uma análise completa da reconstrução geométrica e energética de todos os eventos registrados é apresentada e depois confrontada com resultados de outros membros da colaboração, dando um panorama geral do que se propõe o projeto no futuro, quais seus principais aspectos a serem melhorados e que ferramentas de análise ainda devem ser desenvolvidas / Abstract: This dissertation covers the analysis of the first events detected simultaneously by water tanks and fluorescence telescopes during the prototype phase of the Pierre Auger Observatory, between December 2001 and April 2002. For years several experiments over the world dedicated to the detection of cosmic rays collected and built a well established statistics for the flux, arrival direction, energy and chemical composition up to 1019 eV with the constant development of new techniques. It is a fact, though, that cosmic radiation over 1020 eV exists, a contradiction to previous theoretical results that immediately raises questions like which extragalactic origin they could have or how they propagate through space. The richness and level of detail involved in the study of such particles are synthesized in three parts in this work. The first chapter approaches cosmic radiation from its most likely sources and acceleration mechanisms, the effects to which it is subjected during propagation through space and, at last, the set of processes caused by the arrival at the top of the Earth's atmosphere to the ground level -the so-called extensive air shower . After this initial motivation, the second part covers the totality of what is to be the Auger Project in its final phase: an observatory that employs the two most successful techniques ever used in other smaller-scale experiments, along with the physics, mathematics and computational basis of the analysis and reconstruction of the properties that characterize a primary particle. Everything discussed previously is put into practice in the last chapter, with some of the restrictions at the time. The most evident is the operation of the observatory as a prototype, when only parts of one eye (set of fluorescence telescopes) and surface array were available. Another one are the codes available to analysis by the collaboration, in constant development in parallel with simulations. A complete analysis of the geometry and energy reconstruction of all events registered is presented and cross-checked with results from other collaboration members, giving a general view of the project's proposal for the future, its main aspects to be improved and which analysis tools are still to be developed. / Mestrado / Física / Mestre em Física

In this thesis, we present our two studies focused on the detection of cosmic γ-rays and the analysis of data from γ-ray observations. One study deals with the method of the Cherenkov transparency coefficient. This method is suitable for the detector calibration in experiments employing imaging atmo- spheric Cherenkov telescopes for the indirect detection of cosmic γ-rays. Us- ing rates of recorded air showers initiated by charged cosmic rays, the method aims at the monitoring of the atmospheric transparency to Cherenkov light and the calibration of the responses of Cherenkov telescopes. We present an extension of this method for the purposes of the Cherenkov Telescope Array observatory and demonstrate its feasibility using Monte Carlo simu- lations. Our other analysis utilizes more than 7 years of data from direct γ-ray observations by the Fermi Large Area Telescope. We describe in detail signal observed from the parts of the sky around the active galactic nuclei 1ES 0229+200 and Centaurus A. We report on the findings of new astro- physical sources of high energy photons and document spectral and temporal properties of their γ-ray fluxes. 1