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Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/18853
Tipo do documento: Dissertação
Título: Estudos de um sistema experimental para observação de píons cósmicos ao nível do mar através de simulações
Título(s) alternativo(s): Simulation studies for observation of cosmic ray pions at sea level
Autor: Jesus, Silas Santos de 
Primeiro orientador: Damião, Dilson de Jesus
Primeiro coorientador: Nogima, Hélio
Primeiro membro da banca: Almeida, Rogério Menezes de
Segundo membro da banca: Chinellato, José Augusto
Terceiro membro da banca: Carvalho, Wagner de Paula
Quarto membro da banca: Costa, Eliza Melo da
Resumo: Os raios cósmicos são partículas provenientes do espaço, em sua maioria prótons, que ao interagirem com a atmosfera terrestre produzem chuveiros de partículas secundárias. Esses chuveiros podem ser divididos em três componentes: eletromagnética (e±, γ), hadrônica (n, p, π±, π0, dentre outras) e muônica (μ±). Os múons são as partículas de altas energias mais abundantes ao nível do mar, com um fluxo da ordem de um por centímetro quadrado por minuto. A maior parte deles são produtos do decaimento de píons (π±) que possuem curto tempo de vida média (26 ns) e baixo fluxo ao nível do mar. Por essa razão, e para propósitos práticos, os píons não são tão interessantes quantos os múons. Esta é provavelmente também a razão da falta de novas medidas diretas de píons atmosféricos ao nível do mar e da maior parte delas serem de mais de 40 anos atrás. Particularmente, não há registros de medidas feitas no Brasil. Neste trabalho é apresentado um estudo de simulação de um pequeno sistema experimental para identificar os píons através do seu tempo de vida médio. O objetivo principal é caracterizar um arranjo experimental para medir o fluxo de píons em determinadas faixas de energia. Para isso, uma simulação GEANT4 completa do sistema experimental foi construída, incluindo cintiladores, fotomultiplicadora, materiais absorvedores e processos físicos relevantes. A eficiência e aceitação do sistema candidato em função da energia dos píons são estimadas. Melhoramentos são também discutidos.
Abstract: Cosmic rays are high-energy particles from space, primarily protons, which produce showers of secondary particles when interacting with the Earth’s atmosphere. These showers can be divided into three components: electromagnetic (e±, γ), hadronic (n, p, π±, π0, among others), and muonic (μ±). Muons are the most abundant high-energy particles at sea level, with a flux of approximately one particle per square centimeter per minute. Most of them are products of the decay of pions (π±) that have a short lifetime (26 ns) and low flux at sea level. For this reason and practical purposes, pions are not as interesting as muons, and most atmospheric pions’ direct measurements are more than 40 years old. In particular, there are no records of measurements made in Brazil. In this work, we present a study of a small experimental setup to identify pions using simulations. The main objective is to design a setup to measure the flux of pions in specific energy ranges. A GEANT4 simulation code, including scintillators, photomultiplier, absorber materials, and relevant physical processes, was built. The efficiency and acceptance of the candidate system as a function of pion energy are estimated. Improvements are also discussed.
Palavras-chave: Píons – Métodos de simulação
Partículas (Física nuclear)
Monte Carlo, Método de
Detectores nucleares
Física de partículas elementares
Geant4
Pions - Simulation methods
Particles (Nuclear physics)
Monte Carlo method
Nuclear counters
Elementary particle physics
Geant4
Área(s) do CNPq: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DAS PARTICULAS ELEMENTARES E CAMPOS
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Sigla da instituição: UERJ
Departamento: Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto de Física Armando Dias Tavares
Programa: Programa de Pós-Graduação em Física
Citação: JESUS, Silas Santos de. Estudos de um sistema experimental para observação de píons cósmicos ao nível do mar através de simulações. 2022. 68 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Instituto de Física Armando Dias Tavares, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2022.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/18853
Data de defesa: 2-Set-2022
Aparece nas coleções:Mestrado em Física

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