Interacciones fuertes y electrodébiles en medios extensos

Abstract

La continua actualización y perfeccionamiento de los simuladores computacionales de cascadas de partículas secundarias que se producen cuando rayos cósmicos de alta energía ingresan en un medio extenso como lo es la atmósfera terrestre, resulta imprescindible para continuar con las investigaciones en este campo. En el presente trabajo se estudia uno de los simuladores más utilizados por la comunidad de científicos que se dedican al estudio de rayos cósmicos: AIRES. Actualmente se halla en curso un importante esfuerzo de desarrollo para extender el rango de validez de las simulaciones realizadas con este paquete de software hacia energías más bajas. Por tal motivo, en este trabajo se comparan desarrollos de cascadas electromagnéticas entre AIRES y otros simuladores más apropiados para operar a bajas energías, como lo son EGS5 y GEANT4. Para este análisis se estudian distintas magnitudes de interés, como lo son el desarrollo longitudinal de la cascada, su dispersión lateral y su distribución de energía. Por otro lado, siendo que las interacciones de naturaleza hadrónica no se encuentran descriptas de forma cerrada hasta el momento y que para su descripción y/o simulación se requiere recurrir a modelos fenomenológicos, se comparan entre sí los distintos modelos hadrónicos SIBYLL, QGSJET y EPOS, que se utilizan dentro de AIRES para simular las interacciones hadrónicas en las cascadas atmosféricas. Este estudio se lleva a cabo tanto con las versiones pre- como post-LHC de los modelos hadrónicos. Se evalúan distintos observables de interés en el estudio de cascadas atmosféricas, como lo son la multiplicidad de las partículas, inelasticidad de las colisiones y distribuciones de pseudorapidez, entre otras. Además, se analiza el impacto que pueden tener los distintos modelos hadrónicos en el número de muones que son producidos cuando se simulan las cascadas atmosféricas, ya que en el presente, existe una discrepancia entre este valor y los datos experimentales que se observan.