OBSERVATÓRIO PIERRE AUGER
Relatório de Atividades de 2013
I. Introdução
O projeto de construção e operação do Observatório Pierre Auger é uma obra
desenvolvida em colaboração internacional, envolvendo pesquisadores de dezoito países. O
Observatório Auger tem como objetivo principal o estudo de raios cósmicos na faixa de
energias em torno e acima de 1018 eV. Presentemente, esses raios cósmicos são as partículas
de mais alta energia já observadas na natureza. Os dados experimentais obtidos no
Observatório permitem dar passos importantes no entendimento de origem, processos de
aceleração, propagação desde as suas fontes até a Terra, composição e espectro energético
desses raios cósmicos de energias ultra-altas. Pesquisadores brasileiros participaram do
projeto do Observatório desde o início em 1994.
II. Equipe
1. Pesquisadores (20)
Os vinte pesquisadores abaixo listados são autores de trabalhos da Colaboração Auger
e são contados para o cálculo das taxas operacionais do Observatório Auger. Para cada
pesquisador, são indicadas a instituição e atividades. Também estão listados os quatro
pesquisadores pós-doutores vinculados ao projeto.
Pesquisador
João dos Anjos
Instituição
CBPF/Pesquisador
Ronald Shellard
CBPF/Pesquisador
Luiz Vitor de Souza Filho
IFUSP/São
Carlos/Professor
Doutor
Carlos
Peixoto
Escola de Engenharia
de
Lorena,
USP/Professor Doutor
José
Todero
Philippe Gouffon
IFUSP/
Associado
Professor
Ivone Freire da Mota
Albuquerque
IFUSP/
Associado
Professor
Carola
Chinellato
UNICAMP/Professor
Associado
Dobrigkeit
Projetos/Atividades
Sistema de potência dos detectores de
superfície do Observatório Auger.
Desenvolvimento de detectores.
Análise dos dados de fluorescência;
Estudo de composição primária;
Análise de dados para composição
primária; Formas alternativas de cálculo
da
taxa
de
elongação;
Instalação/manutenção de uma central de
processamento dos dados no IFUSP/São
Carlos.
Estudo da razão de fluorescência;
Aplicação de métodos de heterocedasticidade para calibração de energia;
Estudo de fontes; propagação em
campos magnéticos; Algoritmos de
reconstrução e ajuste da energia
derivada dos eventos híbridos.
Preparação de tanques protótipos para
Auger Norte; Força tarefa para o
problema de transmissão de dados via
rádio. Análise de efeitos atmosféricos na
reconstrução do FD.
Teste de cenários de extensão do Modelo
Padrão, em chuveiros atmosféricos
iniciados
por
partículas
exóticas;
Aplicação de simulações de Monte Carlo
para caracterizar chuveiros iniciados por
partículas exóticas e comparação com
sinais observados.
Membro do Comitê de Publicações;
Estudo de anisotropia de grandes
pequenas escalas; Estudo de campos
1
Ernesto Kemp
UNICAMP/ Professor
Associado
José Augusto Chinellato
UNICAMP/ Professor
Associado
Anderson Campos Fauth
UNICAMP/ Professor
Associado
Carlos Ourivio Escobar
UNICAMP/Professor
Colaborador
Marcio Aparecido Müller
UNICAMP
e
Universidade Federal
de
Pelotas
/PósDoutor
Marcelo Augusto Leigui
de Oliveira
UFABC/
Doutor
Professor
Célio Adrega de Moura
Junior
UFABC/
Doutor
Professor
Germano Guedes
UEFS/
Doutor
Professor
Iuri Moniz Pepe
UFB/
Doutor
Professor
Carla Bonifazi
UFRJ/
Doutor
Professor
magnéticos/fontes pontuais/ multipletos.
Estudo de anisotropia em larga escala;
Estudo de fontes pontuais; Estudo de
campos magnéticos.
Métodos de análise do perfil longitudinal
e do perfil lateral de chuveiros extensos;
Monitoramento do desempenho dos
módulos do SD. Aplicação de métodos
de máxima entropia e Teoria de
Informação aos dados do Observatório.
Responsável pela aquisição de recursos
computacionais na UNICAMP.
Operação de protótipo do detector de
superfície do Auger na Unicamp; Estudo
do espectro de energia; Medidas da
variação da contagem de múons na
superfície; Procura de correlação com
atividade solar.
Responsável pelos tanques do Auger
Norte; Aplicação de métodos de
estatística não-paramétrica em análise de
anisotropia vinda de fontes pontuais
Desenvolvimento de método estatístico
para identificação de sinal de múons nos
tanques; simulação da interação de
hádrons no módulo do detector de
superfície.
Medidas dos perfis das lentes corretoras;
Construção protótipo de detector de
fluorescência (MonRAt); Estrutura da
geração da fluorescência atmosférica;
Campos magnéticos extragalácticos;
Anisotropia; Monitoramento de triggers.
Estudos de astrofísica em abordagem de
modelos multi-mensageiros; Estudo das
fontes e dos mecanismos de aceleração/
propagação; Estudo das implicações das
medidas do espectro de energia, da
composição e da anisotropia na produção
de sinais em canais secundários.
Instrumentação científica;
Desenvolvimento de detectores; Apoio
técnico
instalação/
manutenção/
gestão do sistema de potência dos
detectores de superfície.
Instrumentação científica;
Desenvolvimento de detectores; Apoio
técnico
instalação/
manutenção/
gestão do sistema de potência dos
detectores de superfície.
Coordenadora do grupo de trabalho de
seleção de eventos/determinação da
aceitação do detector;
Responsável por seleção dos períodos
de bom funcionamento do detector e dos
eventos para as análises; estudo da
qualidade dos dados e comportamento
do detector. Coordenadora do grupo de
resolução angular do detector. Estudos
de anisotropia.
2
João Torres de Mello
Neto
UFRJ/
Doutor
Professor
Edivaldo Moura Santos
UFRJ e USP (a partir
de setembro de 2013)
/ Professor Doutor
Rogério M. De Almeida
UFF/
Doutor
Daniel Pakk Selmi-Dei
UNICAMP/PósDoutorado
Haris Lyberis
Mary Díaz Castro
UFRJ/Pós-Doutorado
CBPF/Pós-Doutorado
Ugo Giaccari
UFF/ Pós-Doutorado
Professor
Coordenação do grupo de análise de
Anisotropias
em
Larga
Escala;
Participação no Projeto Midas visando
medidas de chuveiros atmosféricos
utilizando detectores de micro-ondas.
Análise de anisotropias em larga escala
decomposição de baixos multipolos;
Cálculo da exposição em energias abaixo
da saturação; Efeitos geomagnéticos;
Estudos de correlação cruzada de
eventos com catálogos de objetos
extragalácticos.
Estudos de Anisotropia; Procura de
partículas exóticas; Estudo da não
poissonidade em mapas do céu.
Estudo de deflexões de raios cósmicos
em campos magnéticos galácticos e
extragalácticos
Estudo de anisotropias de larga escala
Estudo de composição química dos raios
cósmicos através da identificação do
sinal e múons
Estudo de anisotropias de larga escala
2. Alunos de Pós-Graduação
Os alunos de pós-graduação estão listados abaixo. Os alunos de doutorado são
autores das publicações da colaboração, mas não são incluídos no cálculo da taxa de
manutenção e operação do Observatório.
Nome
Marcelo Zimbres da
Silva
Walter José Medeiros
de Mello Jr.
Milton S. A. B. Leão
Diogo Tridapalli
Eder Arnedo Perassa
Rita de Cássia dos
Anjos
Camile Mendes
Rafael Alves Batista
Bruno Daniel
Instituição/Nível
UNICAMP/Doutorado
Orientador
Ernesto Kemp
UNICAMP/Doutorado
Carlos Ourivio Escobar /José
Augusto Chinellato (co-orientador)
Marcelo Augusto Leigui de Oliveira
Philippe Gouffon
José Augusto Chinellato
Luiz Vitor de Souza Filho
Vanessa M. Theodoro
UNICAMP/Mestrado
Elaine C. F. P. Vicente
Yugo Mafra Kunoh
Clewton Luis Ferreira
da Fonseca
Raul Ribeiro Prado
Hendrik
Marques
Soares
Nikolas Kemmerich
Jaime S. de Oliveira
Mateus Fernandes
UNICAMP/Mestrado
UNICAMP/Mestrado
UNICAMP/Mestrado
Carola Dobrigkeit
Ernesto Kemp
Ernesto Kemp /Anderson Campos
Fauth (co-orientador)
José Augusto Chinellato/Marcio A.
Müller (co-orientador)
José Augusto Chinellato
José Augusto Chinellato
José Augusto Chinellato
IFUSP/SãoCarlos/Mestrado
IFUSP/SãoCarlos/Mestrado
Luiz Vitor de Souza Filho
Luiz Vitor de Souza Filho
IFUSP/Mestrado
UFF/Doutorado
Observatório
Nacional/mestrado
Ivone F. da Mota Albuquerque
Rogério de Almeida
João Torres de Mello Neto
UFABC/Doutorado
IFUSP/Doutorado
UNICAMP/Doutorado
IFUSP/SãoCarlos/Doutorado
UNICAMP/Mestrado
UNICAMP/Mestrado
UNICAMP/Mestrado
3
III. Projetos e Atribuições
Os vários temas de pesquisa da Colaboração são agrupados em tarefas, e cada grupo-tarefa
tem um líder. Os pesquisadores brasileiros que em 2012 lideram grupos de tarefas ou grupos
responsáveis pelo monitoramento do desempenho dos detectores são: João Torres Mello Neto
(Anisotropia de Larga Escala) e Carla Bonifazi (Resolução Angular).
Também há
pesquisadores brasileiros em comitês: Carola Dobrigkeit (Comitê de Publicações) e Luiz Vitor
de Souza (Comitê de Conferências).
Os projetos em que os pesquisadores estão envolvidos são:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Sistema de potência dos detectores de superfície: João dos Anjos, Iuri Pepe, Germano
Guedes,
Sistema de monitoramento do desempenho de componentes do detector de superfície:
Ademarlaudo Barbosa, Marcelo Leigui de Oliveira, José Augusto Chinellato
Estudo da qualidade dos dados e comportamento do detector: Carla Bonifazi,
Desenvolvimento de detectores: João dos Anjos, Carlos Escobar, Philippe Gouffon,
João Torres, Edivaldo Santos, Iuri Pepe, Marcelo Leigui de Oliveira, Germano Guedes,
Anderson Fauth,
Estudo da composição química: Ronald Shellard, Luiz Vitor de Souza, Carlos Todero
Peixoto,
Estudo do espectro energético: Anderson Fauth
Análise de dados dos telescópios de fluorescência: Ronald Shellard,
Estudo de anisotropias/correlações com fontes astrofísicas: Edivaldo M. Santos, João
Torres, Rogério Menezes, Carola Dobrigkeit, Carla Bonifazi, Marcelo Leigui de Oliveira,
Ernesto Kemp,
Efeitos de campos magnéticos: Edivaldo M. Santos, Carola Dobrigkeit, Marcelo Leigui
de Oliveira, Carlos Escobar, Carlos Todero Peixoto, Ernesto Kemp,
Procura por partículas exóticas: Rogério M. de Almeida, Ivone Albuquerque,
Estudo de interações hadrônicas: José Augusto Chinellato, Márcio A. Müller,
Análises estatísticas: Rogério M. Almeida, Carlos Escobar, Márcio Müller, José Augusto
Chinellato, Carlos Todero Peixoto,
Desenvolvimento de software de análise: Sérgio L. C. Barroso,
Reconstrução de eventos em ambos os detectores: Philippe Gouffon, Carlos Todero
Peixoto.
Características do Observatório (exposição, aceitância, resolução angular, outras):
Carla Bonifazi, Edivaldo M. Santos,
Aspectos astrofísicos em abordagem multimensageiros: Celio Adrega Moura,
Correlação com atividade solar: Anderson Fauth,
Múons/neutrinos/ outras partículas: Anderson Fauth
Infraestrutura computacional para análises: Vitor de Souza, José Augusto Chinellato.
IV. Produção Científica
1. Teses de dissertações concluídas
4
Nome
Camile Mendes Castilho
Hendrik Marques Soares
Níkolas Kemmerich
Instituição/Nível
UNICAMP/Mestrado
IFUSP/São Carlos
UNICAMP/Doutorado
Orientador
Carola Dobrigkeit
Luiz Vitor de Souza
Ivone F. M. Albuquerque
2. Artigos publicados em revistas científicas indexadas:
Sob alguns aspectos, o ano de 2013 foi atípico para a Colaboração Auger. O número de
trabalhos publicados em revistas internacionais no ano foi relativamente baixo em comparação
com os em anos anteriores, com apenas seis artigos da Colaboração publicados, além de três
outros escritos por membros da equipe. Explica-se esse número levando em consideração que
no primeiro semestre de 2013 foi feito um grande esforço para estabelecer uma nova
calibração absoluta de energia para os eventos medidos, e também de possibilitar uma
redução das incertezas sistemáticas, que era de 22%, para 14%. Essa nova escala de energias
foi implantada já nos 33 trabalhos da Colaboração Auger que foram apresentados na 33rd
International Cosmic Ray Conference, realizada no Rio de Janeiro em julho de 2013.
Presentemente, temos dezenove trabalhos em preparação, seguramente um pouco
“represados” devido a essa mudança de escala absoluta de energia, da concentração para os
trabalhos apresentados na conferência e nos esforços do Auger Beyond 2015 para a
elaboração de uma proposta de upgrade do Observatório a partir de 2015.
Foram publicados seis trabalhos no período em revistas indexadas pela Colaboração Pierre
Auger, e mais três trabalhos completos envolvendo membros da equipe deste projeto.
Trabalhos publicados pela Colaboração Pierre Auger:
1. “Identifying Clouds over the Pierre Auger Observatory using IR Satellite Data”, The Pierre
Auger Collaboration, Astroparticle Physics, 50-52 (2013) 92-101,
http://dx.doi.org/10.1016/j.astropartphys.2013.09.004.
2. “Bounds on the density of sources of ultra-high energy cosmic rays from the Pierre Auger
Observatory”, The Pierre Auger Collaboration, JCAP Journal of Cosmology and Astroparticle
Physics, 05 (2013) 009, doi:10.1088/1475-7516/2013/05/009.
3. “Techniques for Measuring Aerosols using the Central Laser Facility at the Pierre Auger
Observatory”, The Pierre Auger Collaboration, JINST Journal of Instrumentation 8 (2013)
P04009, doi:10.1088/1748-0221/8/04/P04009.
4. “Ultra-High Energy Neutrinos at the Pierre Auger Observatory, The Pierre Auger
Collaboration”, Advances in High Energy Physics, 2013 (2013) 708680,
http://dx.doi.org/10.1155/2013/708680.
5. “The Interpretation of the Depths of Shower Maximum of Extensive Air Showers Measured by
the Pierre Auger Observatory”, The Pierre Auger Collaboration, JCAP Journal of Cosmology
and Astroparticle Physics 02 (2013) 026, doi:10.1088/1475-7516/2013/02/026.
6. “Constraints on the origin of cosmic rays above 10 18 eV from large scale anisotropy searches
in data of the Pierre Auger Observatory”, The Pierre Auger Collaboration, ApJL Astrophysical
Journal Letters, 762 (2013) L13, doi:10.1088/2041-8205/762/1/L13.
Além desses trabalhos, há mais três de autoria de membros da equipe relacionado ao
projeto:
5
7. “Using spherical wavelets to search for magnetically-induced alignment in the arrival
directions of ultra-high energy cosmic rays”, M. Zimbres, R. Alves Batista, E. Kemp,
Astroparticle Physics 54 (2014) 54-60. Os dois artigos que saíram publicados em 2013 de
autoria de membros da equipe são
8. “Cosmic rays in the classroom”, Vitor de Souza, Marcelo Alves Barros, Edson César Marques
Filho, Cristiano Rodrigo Garbelotti and Herbert Alexandre João, Physics Education 48 (2013)
238-246.
9. “Comparison of the moments of the Xmax distribution predicted by different cosmic ray
shower simulation models”, Carlos Jose Todero Peixoto, Vitor de Souza, Jose Alfredo Bellido,
Astroparticle Physics 47 (2013) 18–30.
Temos ainda dois trabalhos submetidos para revistas:
Dois trabalhos da Colaboração Auger estão submetidos para publicação em revistas
internacionais (full-author list papers):
1. “Probing the radio emission from cosmic-ray-induced air showers by polarization
measurements”, The Pierre Auger Collaboration, submetido a Physical Review D.
2. “Origin of atmospheric aerosols at the Pierre Auger Observatory using backward trajectory of
air masses”, The Pierre Auger Collaboration, submetido a Atmospheric Research.
3. Palestras
Pesquisadores brasileiros da Colaboração Auger deram palestras em eventos
internacionais ou nacionais, a convite.
1. “Reviewing latest results of the Pierre Auger Observatory”, C. Dobrigkeit for the Pierre
Auger Collaboration, STARS 2013 - 2nd Caribbean Symposium on Cosmology, Gravitation,
Nuclear and Astroparticle Physics, realizada em Cuba em maio de 2013.
2. “Cosmic Rays at the Highest Energies with the Pierre Auger Observatory”, João Torres de
Mello Neto, for the Pierre Auger Collaboration, International Conference on the New
Frontiers of Physics, Creta, August 2013.
3. “Results of the Pierre Auger Observatory”, Haris Lyberis for the Pierre Auger Collaboration”,
25th Rencontres de Blois "Particle Physics and Cosmology", maio de 2013.
4. “An update on the measurements of the depth of shower maximum made at the Pierre
Auger Observatory”, Vitor de Souza for the Pierre Auger Collaboration, na 33rd International
Cosmic Ray Conference, 2013, Rio de Janeiro.
5. “Comparison of the moments of the Xmax distribution predicted by different cosmic ray
shower simulation models”, Todero Peixoto, C.; Bellido, J.; de Souza, V.., 33 rd International
Cosmic Ray Conference, 2013, Rio de Janeiro.
6. “A preliminary study on the effect of the latitude on the measurement of the UHECR
spectrum”, Rita C. Anjos; V. de Souza, 33rd International Cosmic Ray Conference, 2013, Rio
de Janeiro.
7. “Parametrization of the Longitudinal Profile of Cosmic Ray Showers”, Raul Ribeiro Prado; V.
de Souza, 33rd International Cosmic Ray Conference, 2013, Rio de Janeiro.
6
8. “The MonRAt telescope for atmospheric fluorescence radiation”., M. A. Leigui de Oliveira et
al., 33rd International Cosmic Ray Conference, 2013, Rio de Janeiro.
9. “Instrumentation of a Cherenkov tank for the project LIDRAE”, V. P. Luzio, M. A. Leigui de
Oliveira, R. J. Quintiliano da Silva, 33rd International Cosmic Ray Conference, 2013, Rio de
Janeiro.
10. “Why should we keep measuring zenital dependence of muon flux? Results obtained at
Campinas (SP) BR”, B. Daniel, L. M. Santos, M. Nunes, T. V. Vieira, E. Kemp, 33rd
International Cosmic Ray Conference, 2013, Rio de Janeiro e também arXiv:1310.2197
[astro-ph.IM].
11. “Anisotropy studies with the Pierre Auger Observatory”, Ugo Giaccari for the Pierre Auger
Collaboration, 2013 European Physical Society Conference on High Energy Physics 2013.
12. “Física Experimental de Altas Energias”, Palestra convidada de revisão das sessões de
Física Experimental de Altas Energias, Vitor de Souza, no XXXIV Encontro Nacional de
Física de Partículas e Campos, Passa Quatro, MG, 29/08/13. Nessa palestra foram
destacados alguns resultados recentes do Observatório Auger bem como projetos em
estudo para o upgrade dos detectores a partir de 2015.
13. “Comparison of the moments of the Xmax distribution predicted by different cosmic ray
shower simulation models”, Todero Peixoto, C. J., De Souza, V., Bellido Caceres, J., no
XXXIV Encontro Nacional de Física de Partículas e Campos (ENFPC) em Passa Quatro,
MG, em agosto 2013.
4. Plantões e Turnos de tomada de dados:
Participação em quatro turnos de tomada de dados no detector de fluorescência do
Observatório realizados no período. Alguns desses turnos foram realizados no inverno, em
noites longas com mais de 12 horas contínuas de operação dos 27 telescópios, com atividades
de calibração, abertura e fechamento dos telescópios de acordo com as condições
atmosféricas e de visibilidade, e monitoramento contínuo dos telescópios. Também o
monitoramento atmosférico com o LIDAR é realizado pelos participantes do turno. Os turnos
duram, em média, dezoito noites.
Participaram dos turnos de tomada de dados em Malargüe durante o período:
Raul Ribeiro Prado: turno de 7 a 20 de janeiro de 2013
Milton S. A. B. Leão: turno de 4 a 20 de março de 2013
Vanessa Theodoro: turno de 30 de abril a 20 de maio de 2013
Jaime S. de Oliveira: turno de 30 de abril a 20 de maio de 2013.
5. Notas Internas da Colaboração
Estas notas internas são utilizadas no âmbito da Colaboração Auger para reportar resultados
parciais de análises, que serão posteriormente incorporados nos artigos da colaboração:
1. “AMIGA - Grande: a beyond 2015 proposal with muon counters”, (GAP Note 2013-003) A.
Almela, B. Daniel, L. del Peral, A. Etchegoyen, B. García, M. Gómez Berisso, N. González,
J.M. Figueira, M. Josebachuili, E. Kemp, A. Lucero, D. Melo, M. Platino, D. Ravignani, F.
Sánchez, F. Schröder, F. Suarez, A. D. Supanitsky, A. Tapia Casanova, M. Videla, O. Wainberg,
and B. Wundheiler.
7