Étude de la composition des rayons cosmiques d'ultra-hautes énergies détectés par l'Observatoire Pierre Auger et analyse des processus hadroniques associés - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2008

Study of the composition of ultra-high energy cosmic rays detected by the Pierre Auger Observatory and analysis of the associated hadronic mechanisms

Étude de la composition des rayons cosmiques d'ultra-hautes énergies détectés par l'Observatoire Pierre Auger et analyse des processus hadroniques associés

Résumé

Ultra high energy cosmic rays (UHECR), i.e. E > 1 EeV, raise many questions about their origin and constitute a challenge to modern physics. These cosmic rays entering the atmosphere dissipate their huge energy by generating a shower of secondary particles whose development is significantly different depending on the nature of the primaries. The study of the composition of UHECR is therefore a major interest both in understanding the hadronic processes which govern the evolution of showers and in identifying the sources of this radiation. Given its hybrid structure and the size of its unmatched network of ground detectors, the Pierre Auger Observatory can provide clear answers to the issues raised by UHECR. In this thesis, we are particularly interested in the muon component of air showers. First, we show how the hadronic parameters define the production of muons. Then we present an original method to extract this muon component and deduce the implications on the composition of UHECR. The results of this approach suggest a transition from a heavy composition to a light one when the energy increases. Finally, we address the measurement of cosmic-air cross section and present the first results derived from the Pierre Auger Observatory data.
Les rayons cosmiques d'ultra-hautes énergies (RCUHE), i.e. E > 1 EeV, soulèvent de nombreuses interrogations quant à leur origine et constituent un défi à la physique contemporaine. Ces rayons cosmiques qui pénètrent dans l'atmosphère dissipent leur exceptionnelle énergie dans la formation de gerbes de particules secondaires dont le développement est sensiblement différent suivant la nature de la particule primaire. L'étude de la composition des RCUHEs revêt donc un intérêt majeur tant dans la compréhension des processus hadroniques qui régissent l'évolution des gerbes que dans l'identification des sources de ce rayonnement. L'Observatoire Pierre Auger peut, eu égard à sa structure hybride et à la taille inégalée de son réseau de détecteurs au sol, apporter des réponses claires aux problématiques soulevées par les RCUHEs. Au cours de cette thèse, nous nous sommes intéressés plus particulièrement à la composante muonique des gerbes atmosphériques. Dans un premier temps, nous montrons comment les paramètres hadroniques conditionnent la production de muons. Par la suite, nous présentons une méthode originale permettant d'extraire cette composante muonique et d'en déduire les implications relatives à la composition des RCUHEs. Les résultats de cette approche semblent indiquer une transition d'une composition lourde vers une composition plus légère dès lors que l'énergie augmente. Finalement nous abordons la mesure de la section efficace cosmique-air en décrivant les bases de cette étude de même que son champ d'application : les premiers résultats déduits des données de l'Observatoire Pierre Auger sont alors présentés.
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Identifiants

  • HAL Id : tel-00642358 , version 1

Citer

Xavier Garrido. Étude de la composition des rayons cosmiques d'ultra-hautes énergies détectés par l'Observatoire Pierre Auger et analyse des processus hadroniques associés. Phénomènes cosmiques de haute energie [astro-ph.HE]. Université de Nantes, 2008. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00642358⟩
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