Estudos de um sistema experimental para observação de píons cósmicos ao nível do mar através de simulações - Jesus, Silas Santos de (2022)
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.