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Orientadores: Ernesto Kemp, Anderson Campos Fauth Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin Resumo: O Observatório Pierre Auger foi desenvolvido com o objetivo de estudar os raios cósmicos de energia ultra-alta (maior que 10¹8 eV ), cujo fluxo é extremamente baixo. Sua configuração híbrida consiste em 1600 detectores de radiação Cherenkov, produzida pela passagem de partículas dos chuveiros atmosféricos na água, e 4 estações com telescópios de fluorescência, que detectam a emissão de luz que ocorre após a excitação das moléculas de nitrogênio da atmosfera. O observatório cobre uma área de cerca de 3000 km² . Neste trabalho será feita uma descrição detalhada dos detectores de superfície e de seu procedimento de reconstrução de eventos, no qual são determinadas a energia e direção de chegada do raio cósmico primário. Serão mostrados alguns resultados da caracterização e teste do tanque Cherenkov de Campinas e análises realizadas sobre o procedimento de reconstrução, nas quais são estudadas as consequências da exclusão de uma estação e o impacto da utilização de tanques irregulares, com fotomultiplicadoras de ganho alterado ou desligadas. Os resultados destes estudos mostram que os procedimentos de calibração e seleção de eventos atualmente utilizados no Observatório Pierre Auger são eficientes, garantindo a qualidade dos dados, mas que algumas modificações poderiam trazer um aumento na taxa de detecção, e também que a configuração mencionada em algumas propostas de expansão do observatório, com apenas uma fotomultiplicadora por tanque, pode reduzir a confiabilidade dos eventos Abstract: The Pierre Auger Observatory was designed to study the ultra-high energy (> 10¹8 eV ) cosmic rays, whose flux is extremely low. Its hybrid configuration consists on 1600 detectors of Cherenkov radiation, produced by the passage of particles from the air showers by water, and 4 fluorescence telescope stations, to detect light emitted after the excitation of nitrogen molecules of the atmosphere. The observatory covers an area of 3000 km² . This work will give a detailed description of the surface detectors and its event reconstruction procedure, where the energy and arrival direction of the primary cosmic ray is determined. Some results of the characterization and test of the Cherenkov tank of Campinas will be showed, and also some analysis about the reconstruction, with studies of the consequences of the exclusion of a station and the impact of the use of irregular tanks, with photomultiplier\\\'s operating in low gain or turned of. This studies show that the calibration and event selection procedures used at the Pierre Auger Observatory are efficient, providing high quality for the data taken, but some modifications could bring an increase of the detection rate. It is also shown that the configuration for the tanks mentioned in some proposals of expansion of the observatory, with a single photomultiplier by tank, could reduce the con#ability of the events Mestrado Física Mestre em Física

Agradecimentos: Agradecemos a Marcelo Knobel pelo empréstimo de parte dos equipamentos utilizados na montagem do telescópio de múons. JCP agradece o apoio do CGDRH da PUC-Campinas. LFGG e WCG agradecem ao CNPq e DMC agradece ao SAE da UNICAMP pelas bolsas de iniciação científica Abstract: We present a modern physics experiment using a cosmic ray muons telescope. The telescope assembly with plastic scintillators and modular electronics is described. The classical mechanics and the special theory of relativity are used to calculate the intensity of mdons on the Earth's surface. The vertical intensity measured at Campinas was (141 +/- 1) muons/(m(2)s.sr) and can be explained with the muons lifetime dilatation or length contraction in the muon rest frame Resumo: Apresentamos uma atividade experimental de física moderna realizada com um telescópio de múons da radiação cósmica. A montagem do telescópio, feita com cintiladores plásticos, e a eletrônica utilizada são descritas. Utilizando a mecânica clássica e a teoria especial da relatividade, calculamos a intensidade esperada para os múons na superfície da Terra. Medimos uma intensidade vertical de (141 ± 1) múons/(m2.s.sr) em Campinas e demonstramos que somente com a dilatação do tempo de vida dos múons, ou a contração do espaço no referencial do múon, podemos explicar os resultados experimentais CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQ Aberto

Apresentamos uma atividade experimental de física moderna realizada com um telescópio de múons da radiação cósmica. A montagem do telescópio, feita com cintiladores plásticos, e a eletrônica utilizada são descritas. Utilizando a mecânica clássica e a teoria especial da relatividade, calculamos a intensidade esperada para os múons na superfície da Terra. Medimos uma intensidade vertical de (141 ± 1) múons/(m².s.sr) em Campinas e demonstramos que somente com a dilatação do tempo de vida dos múons, ou a contração do espaço no referencial do múon, podemos explicar os resultados experimentais. We present a modern physics experiment using a cosmic ray muons telescope. The telescope assembly with plastic scintillators and modular electronics is described. The classical mechanics and the special theory of relativity are used to calculate the intensity of múons on the Earth's surface. The vertical intensity measured at Campinas was (141 ± 1) muons/(m².s.sr) and can be explained with the muons lifetime dilatation or length contraction in the muon rest frame.