Energy spectrum and chemical composition of cosmic rays

• Thesis title in Czech: Energetické spektrum a chemické složení kosmického záření
• Thesis title in English: Energy spectrum and chemical composition of cosmic rays
• Key words: vysokoenergetické kozmické žiarenie, energetické spektrum, zloženie kozmického žiarenia, Observatórium Pierra Augera
• English key words: Ultra-high energy cosmic rays, Energy spectrum, Cosmic ray composition, Pierre Auger Observatory
• Academic year of topic announcement: 2017/2018
• Thesis type: Bachelor's thesis
• Thesis language: angličtina
• Department: Institute of Particle and Nuclear Physics (32-UCJF)
• Supervisor: doc. RNDr. Dalibor Nosek, Dr.
• Author: hidden - assigned and confirmed by the Study Dept.
• Date of registration: 03.11.2017
• Date of assignment: 14.11.2017
• Confirmed by Study dept. on: 28.11.2017
• Date and time of defence: 26.06.2018 09:00
• Date of electronic submission: 16.05.2018
• Date of submission of printed version: 16.05.2018
• Date of proceeded defence: 26.06.2018
• Opponents: Jakub Vícha
• Advisors: RNDr. Vladimír Novotný, Ph.D.

Guidelines

Úkolem je zkoumat vztah mezi tvarem energetického spektra kosmických částic o nejvyšších energiích a energetickou závislostí pozorovatelných, které se používájí při analýze jejich chemického složení. Student nebo studentka se seznámí s metodami popisu vlastností kosmického záření a se zpracováním a interpretací experimentálních údajů, které jsou získány na Observatoři Pierra Augera. Provede kombinovanou analýzu energetického spektra a pozorovatelných průměrného chemického složení v oblasti tak zvaného kotníku, kde dochází ke změně spektrálního indexu a současně se pozoruje změna ve složení primárních částic. Výsledky posoudí s ohledem na vlastnosti možných zdrojů kosmického záření.

References

T.K.Gaisser, Cosmic Rays and Particle Physics, Cambridge University Press, 1990
A.Letessier-Selvon, T.Stanev, Ultrahigh Energy Cosmic Rays, Rev.Mod.Phys. 83, 2011, 907
The Pierre Auger Collaboration, The Pierre Auger Cosmic Ray Observatory, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 798, 172-213, 2015
The Pierre Auger Collaboration, Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 04, 038, 2017
The Pierre Auger Collaboration, The Pierre Auger Observatory: Contributions to the 35th International Cosmic Ray Conference (ICRC 2017), arXiv:1708.06592

Preliminary scope of work

Do atmosféry Země dopadají velmi energetické částice a vyvolávají v ní široké spršky sekundárních částic. Tyto vzácné případy lze registrovat díky fluorescenčnímu světlu, které je emitováno podél trajektorie sprchy v atmosféře, nebo díky Čerenkovovu světlu, které vyvolávají částice ze spršky ve vodním detektoru na povrchu Země. Detektor Auger, který registruje primární kosmické částice o nejvyšších energiích, využívá obě tyto možnosti. Nashromážděná data, energetické spektrum kosmických částic, pozorovatelné spojené s typem těchto částic a jejich směry příchodu, lze využít ke zkoumání jejich původu. V současnosti však neexistuje definitivní interpretace pozorovaných vlastností kosmického záření o nejvyšších energiích.

Preliminary scope of work in English

The top of the Earth's atmosphere is bombarded by high energetic particles which generate extended showers of secondary particles. These rare events can be registered with fluorescence light emitted along the shower trajectory in the atmosphere or due to Cherenkov light which particles from the shower cause in a water detector on the Earth's surface. The Auger detector, which registers the primary cosmic particles of the highest energies, uses both of these possibilities. The accumulated data, the energy spectrum of the cosmic particles, observables associated with the type of these particles and their arrival directions, can be used to investigate their origin. Currently, there is no definitive interpretation of the observed features of cosmic rays with the highest energies, however.