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T: Teilchenphysik
T 104: Kosmische Strahlung I
T 104.1: Gruppenbericht
Montag, 23. März 1998, 16:20–16:45, HS I
Untersuchung des hadronischen Kernes ausgedehnter Luftschauer mit dem KASCADE Kalorimeter — •J.R. H"orandel and J. Engler — Forschungszentrum Karlsruhe, Institut f"ur Kernphysik I, Postfach 3640, 76021 Karlsruhe, E–Mail: joerg@ik1.fzk.de
Mit dem 320 m2 gro"sen Hadronkalorimeter des Experimentes KASCADE wurden die Kerne von Luftschauern im Energiebereich von 0.2 bis 40 PeV untersucht. Das Kalorimeter erlaubt es, einzelne Hadronen nachzuweisen und zu trennen, sowie deren Energie, Auftreffort und Richtung zu bestimmen. Die Tiefe des Kalorimeters von 11 λI und die Verst"arkerelektronik erlauben es, Hadronen bis zu einer Energie von 20 TeV und Schauerkerne bis zu Prim"arenergien von 10 PeV ohne Verluste durch Leakage und S"attigungserscheinungen zu messen. Die Schwelle liegt bei 50 GeV. Die Me"sdaten werden bez"uglich folgender drei Fragestellungen diskutiert:
a) Existiert das "‘Knie"’ im Hadronspektrum? Erstmalig ist das Flu"sspektrum in der Anzahl der Hadronen gemessen worden. Es zeigt bei einer Energie von etwa 3 – 4 PeV eine deutliche "Anderung des Spektralindex. Die Werte wurden zu γ1=2.72±0.04stat±0.14syst unterhalb und γ2=3.02±0.09stat±0.16syst oberhalb des Knies bestimmt.
b) Welches Wechselwirkungsmodell beschreibt die Daten am schl"ussigsten? Es werden verschiedene Observablen der hadronischen Komponente vorgestellt, anhand derer die Qualit"at von drei Modellen beurteilt wird. Dabei werden die Ereignisse nach der Schauergr"o"se der myonischen, der elektromagnetischen und der hadronischen Komponente klassifiziert. QGSJET beschreibt die Daten sehr gut. F"ur VENUS ergeben sich in einigen Observablen Abweichungen bei der Klassifikation der elektromagnetischen Schauergr"o"se. SIBYLL zeigt erhebliche Abweichungen insbesondere bei der Korrelation mit der myonischen Schauergr"o"se.
c) Bestimmung der Elementzusammensetzung. Erstmals konnte die Zusammensetzung unter Verwendung der hadronischen Komponente ausgedehnter Luftschauer untersucht werden. Dabei zeigen alle Observablen einen einheitlichen Trend zu einer schwereren Zusammensetzung mit zunehmender Energie. Die mittlere Masse wird als Funktion der Prim"arenergie angegeben und diskutiert.