Důkaz smíšeného složení kosmického záření v oblasti kotníku energetického spektra

Text

Jedná se o první měření korelace mezi hloubkou maxima spršky a signálem v povrchových vodních čerenkovských detektorech spršek kosmického záření o ultra-vysokých energiích detekovaných Observatoří Pierra Augera. Toto měření je unikátní vlastností hybridní observatoře spršek kosmického záření, která je citlivá jak k elektromagnetické tak mionové komponentě spršek, což umožnilo přesné určení rozptylu hmot v toku primárního kosmického záření. Až doposud bylo určení složení primárních hmot dominováno systematickými nejistotami. Měření korelačního koeficientu není ovlivněno systematickými chybami měření hloubky maxima spršek, ani měřeními signálu v povrchových detektorech. Použitá metoda vychází z obecných vlastností atmosférických spršek, a je tudíž robustní vzhledem k nejistotám modelů hadronických interakcí. Naměřená korelace v rozsahu energií okolo “kotníku” v energetickém spektru se výrazně liší od předpovědí pro čisté složení primárního záření. Stejně tak nekonzistentní je lehké složení protonů a helií. Naměřená data jsou dobře popsána smíšeným složením jader s hmotovým číslem > 4. Scénaře vysvětlující kotník jako “protonový propad” téměř čistého složení kosmického záření jsou tudíž vyvráceny jako jediný způsob vzniku kotníku v toku kosmického záření dopadajícího na Zemi.

Depatment 16_Korelacni-koeficient
Popis
Korelační koeficient mezi hloubkami maxima spršek a signálem na zemi, rG , určený z naměřených dat pro energetické biny log E/eV = 18.5-18.6, 18.6-18.7, 18.7-18.8, 18.8-19.0. Počet událostí pro každý bin je vyznačen vedle každého bodu. Šedá oblast označuje naměřenou hodnotu z dat v celém rozsahu energií log E/eV = 18.5-19.0. Předpovědi korelačního koeficientu rG v tomto energetickém rozsahu pro čistě protonové, čistě železné složení kosmického záření a pro extrémní mix protonů a želez, 0.5 p–0.5 Fe, jsou vyznačeny červeně, modře a fialově pro modely hadronických interakcí EPOS-LHC and QGSJet II-04. Šířky pásů odpovídají statickým chybám.