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Dokument Type: Doctoral Thesis
Title: Determination of an arrival time cut for the separation of electrons and muons in extensive air showers
Bestimmung eines Ankunftszeitschnitts zur Trennung von Elektronen und Myonen in ausgedehnten Luftschauern
Authors: Brüggemann, Marc 
Institute: Fachbereich 7, Physik 
Free keywords: Ankunftszeit, Zeitschnitt, cosmic rays, air showers, muon, electron, arrival time difference
Dewey Decimal Classification: 520 Astronomie, Kartographie
GHBS-Clases: VEBK
Issue Date: 2006
Publish Date: 2007
Abstract: 
Extensive air showers measured by the KASCADE-Grande experiment
at the Forschungszentrum Karlsruhe are studied with respect
to the arrival times of electrons and muons at observation
level. KASCADE-Grande is a ground based detector array to study
extensive air showers generated by primary cosmic ray particles
in the energy range from 10^14 eV to 10^18 eV.
Approximately 290,000 air showers measured between January 2005
and Febuary 2006 are used to generate arrival time distributions
of electrons and muons for 13 intervals of the distance R to the
shower center. The particle arrival times are reconstructed
by unfolding detector signal pulses sampled by a Flash-ADC based data
acquisition
system connected to the electron and muon detectors of eight
detector stations of the KASCADE detector array.
For distances R>200 m particles of the a
muonic shower component arrive on average earlier at
observation level than particles of the electromagnetic shower
component. This difference in arrival time is used
to determine a cut on the particle arrival time as a function
of the distance from the shower center. This cut is intended
to be used by experiments with time resolving detectors
for the separation of electrons and muons according to their
arrival times relative to the arrival time of the shower core.
Particles with arrival times smaller than the cut are
considered as muons.
Due to the large spread of the arrival time distributions
the number of muons reconstructed in this way will contain
a contribution from the electromagnetic shower component.
For each separation cut value the purity of the reconstructed
muon sample is determined.

In der vorliegenden Arbeit werden Elektronen und Myonen
in ausgedehnten Luftschauern, die mit dem KASCADE-Grande-Experiment
am Forschungszentrum Karlsruhe gemessen wurden, hinsichtlich
ihrer Ankunftszeiten am Boden studiert. KASCADE-Grande ist ein
Experiment zur Messung ausgedehnter Luftschauer, die von
Teilchen der primären kosmischen Strahlung im Energiebereich
von 10^14 eV bis 10^18 eV in der Erdatmosphäre erzeugt werden.
Etwa 290.000 Luftschauer, die zwischen Januar 2005 und Februar 2006
gemessen wurden, werden verwendet, um für 13 Intervalle des Abstandes R
zum Schauerzentrum Verteilungen der Teilchenankunftszeiten zu
erzeugen. Die Teilchenankunftszeiten werden unter Verwendung
eines Entfaltungsalgorithmus aus Detektorsignalen
extrahiert, die mittels eines Flash-ADC basierten Datennahmesystems
digitalisiert wurden, welches an die Elektron- und Myon-Detektoren
von acht Stationen des KASCADE-Detektorfeldes angeschlossen ist.
Für Abstände R>200 m erreichen die Myonen den Boden im Mittel früher
als die Elektronen. Diese Differenz in der Teilchenankunftszeit wird
verwendet, um einen Schnitt auf die Teilchenankunftszeit als Funktion
des Abstandes zum Schauerzentrum zu bestimmen. Dieser Schnitt
ist für Experimente mit zeitauflösenden Detektoren gedacht, um
Elektronen und Myonen anhand ihrer Ankunftszeiten relativ
zur Ankunftszeit des Schauerkerns zu trennen. Teilchen mit
Ankunftszeiten kleiner als der Schnitt werden als Myonen
betrachtet. Wegen der großen Streuung der Verteilungen der
Teilchenankunftszeiten wird die Zahl der Myonen, die auf
diese Weise bestimmt wird, einen Beitrag der elektromagnetischen
Schauerkomponente enthalten. Für jeden Wert des Schnitts
auf die Teilchenankunftszeit wird die Reinheit der rekonstruierten Myonauswahl bestimmt.
URN: urn:nbn:de:hbz:467-2716
urn:nbn:de:hbz:467-2716
URI: https://dspace.ub.uni-siegen.de/handle/ubsi/271
License: https://dspace.ub.uni-siegen.de/static/license.txt
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