Ραδιοκυματική ανίχνευση και μελέτη κοσμικών καταιονισμών σε περιοχές αυξημένου ηλεκτρομαγνητικού θορύβου

Abstract

During the present thesis, studies were performed to create an antenna Voltage Response Model (VRM) using the antenna's Vector Effective Length (VEL) and simulations of the RF spectrum from different cases of cosmic events. The purpose is to estimate the arrival direction of the primary particle by comparing the recorded pulse spectrum with the antenna model. Initially, data from stations A and B were used during the first phase of operation of the telescope, while then were used spectra from events that were recorded simultaneously by the 4 antennas of station A during the second phase of operation. In both data cases, the results were compared with the measurements from the particle detectors of the stations as well as with simulations. In addition, a systematic study was performed to record the arrival times of the pulses on the antennas and to reconstruct the arrival direction of the shower from the antenna timing.

Οι κοσμικές ακτίνες είναι φορτισμένα σωματίδια πολύ υψηλής ενέργειας προερχόμενα από γαλαξιακές και εξωγαλαξιακές πηγές. Η ανίχνευση των σωματιδίων αυτών γίνεται έμμεσα από τον καταιονισμό δευτερευόντων σωματιδίων που προκαλείται από την αλληλεπίδραση τους με πυρήνες της ατμόσφαιρας. Μια αναπτυσσόμενη νέα τεχνική ανίχνευσης του κοσμικού καταιονισμού στην ατμόσφαιρα στηρίζεται στην λήψη του ηλεκτρομαγνητικού κύματος που εκπέμπεται στην περιοχή των ραδιοκυμάτων RF. Στην παρούσα διατριβή έγιναν μελέτες για την δημιουργία ενός μοντέλου απόκρισης των κεραιών χρησιμοποιώντας το ενεργό μήκος (ΕΜ) τους και προσομοιώσεις του RF φάσματος από διαφορετικές περιπτώσεις κοσμικών καταιονισμών. Σκοπός είναι η εκτίμηση της διεύθυνσης άφιξης του αρχικού σωματιδίου συγκρίνοντας το φάσμα του καταγραφόμενου παλμού με το μοντέλο της κεραίας. Αρχικά χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα των σταθμών Α και Β κατά την πρώτη φάση λειτουργίας του τηλεσκοπίου ενώ στην συνέχεια χρησιμοποιήθηκαν φάσματα από γεγονότα που καταγράφηκαν ταυτόχρονα από τις 4 κεραίες του σταθμού Α στην διάρκεια της δεύτερης φάσης λειτουργίας του. Και στις δυο περιπτώσεις δεδομένων έγινε σύγκριση των αποτελεσμάτων με τις μετρήσεις από τους σωματιδιακούς ανιχνευτές των σταθμών καθώς και με προσομοιώσεις. Επιπλέον έγινε μια συστηματική μελέτη για την καταγραφή των χρόνων άφιξης των παλμών στις κεραίες και ανακατασκευή της διεύθυνσης άφιξης του καταιονισμού από τον χρονισμό των κεραιών.