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Habilitation Thesis
DOI
10.11606/T.76.2016.tde-03102016-115048
Document
Author
Full name
Luiz Vitor de Souza Filho
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2015
Committee
Menezes, Jose Carlos Egues de (President)
Funchal, Renata Zukanovich
Guzzo, Marcelo Moraes
Lepine, Jacques Raymond Daniel
Munhoz, Marcelo Gameiro
Title in Portuguese
Astrofísica de partículas: detecção, geração e propagação de partículas de altíssima energia
Keywords in Portuguese
Astrofísica de partículas; Observatório Pierre Auger; Propagação extragaláctica; Radio galáxias
Abstract in Portuguese
Nesta tese, discutiremos os avanços em Astrofísica de Partículas da última década com ênfase na nossa contribuição para a detecção e análise de dados, propagação de partículas no meio intergalático e aceleração de partículas em radio galáxias. No capítulo 2, explicaremos o funcionamento e análise de dados do Observatório Pierre Auger e discutiremos em mais detalhes nossa participação nos esforços de determinação do tipo da partícula primária. Revisaremos os principais resultados publicados pela Colaboração Auger a respeito do espectro de energia, da composição de massa e da direção de chegada dos eventos. No capítulo 3, revisaremos os fenômenos mais importantes que interferem na propagação de raios cósmicos de altas energias com foco na produção de raios gama com energia entre GeV e TeV. Mostraremos um estudo de revisão das radiações de fundo e da contribuição de cada componente na modulação do espectro de energia detectado na Terra. Discutiremos em detalhes um modelo por nós proposto de cálculo no limite da luminosidade em raios cósmicos de fontes pontuais utilizando medidas do limite da integral do fluxo de raios gamas de GeV-TeV. Ilustraremos a utilização do modelo calculando o limite na luminosidade de raios cósmicos de 30 fontes estudadas pelos Observatório Fermi-LAT, H.E.S.S., MAGIC e VERITAS. No capítulo 4, descrevemos um modelo de aceleração de partículas elaborado originariamente em 1993 por Stanev, Biermann e Gaisser. Neste modelo, apenas a nossa galáxia e a radio galáxia Centaurus A são utilizadas para explicar o fluxo de raios cósmicos com energia entre 1010 e 1020 eV. Trabalhamos com este modelo original e ajustamos suas variáveis livres à dados recentes. Impusemos limites e fixamos alguns dos graus de liberdade do modelo e exploramos suas qualidades na descrição dos resultados experimentais. No capítulo 5, discutimos algumas perspectivas futuras do nosso trabalho incluindo as propostas experimentais de construção do AugerPrime e CTA
Title in English
Astroparticle physics: detection, propagation and acceleration of the highest energetic particles
Keywords in English
Astroparticle physics; Pierre Auger observatory; Extragalactic propagation; Radio galaxies
Abstract in English
In this thesis the development of Astroparticle Phyisics in the last decade is discussed with emphasis to the contribution we gave to instrumentation and data analysis, to model the propagation of particles in the intergalactic medium and to theories in particle acceleration in radio galaxies. In chapter 2 we explain the Pierre Auger Observatory and the data analysis used to extract the main scientific results published so far concerning the energy spectrum ,the mass composition and the arrival direction of events. We focus on our contribution to the mass composition determination. In chapter 3 we review the main phenomena that modulates the original flux of particles until its arrival on Earth. We discuss the detalhes of a method proposed by us which allows the determination of an upper limit on the cosmic ray luminosity of point sources based on measurements done by gamma-ray observatories of the upper limit of the integral of the flux of gama rays with energy between GeV and TeV. We illustrate the method by calculating the upper limit on the cosmic-ray luminosity of 30 sources studied by Fermi-LAT, H.E.S.S., MAGIC na VERITAS. In chapter 4 we describe the original model proposed in 1993 by Stanev, Biermann e Gaisser in which our Galaxy and the radio galaxy Centaurus A are able to produce the cosmic ray flux observed on Earth in the energy range from 1010 to 1020, eV. We managed to impose limits and fix several parameters of the original model by fiting it to the most updated data. In chapter 5 we discuss some experimental future perspectives of our work related to the construction of AugerPrime and CTA
 
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LuizVitor.pdf (6.50 Mbytes)
Publishing Date
2016-10-03
 
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