Estimación de la contribución del forward scattering de muones en la señal registrada por el detector MuTe

La muografía es una técnica que permite obtener imágenes de la estructura interna de volúmenes de gran tamaño al detectar las variaciones en el flujo de muones que lo atraviesan y reconstruir sus trayectorias. En la Universidad Industrial de Santander se construyó MuTe, un telescopio de muones híbri...

Full description

Autores:
de León Barrios, Ricardo
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2022
Institución:
Universidad Industrial de Santander
Repositorio:
Repositorio UIS
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:noesis.uis.edu.co:20.500.14071/10144
Acceso en línea:
https://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/10144
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Palabra clave:
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openAccess
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description La muografía es una técnica que permite obtener imágenes de la estructura interna de volúmenes de gran tamaño al detectar las variaciones en el flujo de muones que lo atraviesan y reconstruir sus trayectorias. En la Universidad Industrial de Santander se construyó MuTe, un telescopio de muones híbrido que combina la tecnología de un hodoscopio y un detector Cherenkov de agua y cuyo objetivo es estudiar volcanes de Colombia mediante muografía. Sin embargo, un obstáculo potencial en esta aplicación es el forward scattering de muones (MFS), un fenómeno en el que muones de bajas energías que no han atravesado el objeto estudiado son dispersados cerca de su superficie y registrados por el detector, en donde su trayectoria se recrea como si hubieran atravesado la estructura. Mediante el uso encadenado de los códigos computacionales de CORSIKA, MAGNETOCOSMICS y Geant4, en este trabajo se estudiaron algunas características distintivas de este fenómeno, tales como la probabilidad de que los muones se dispersen por MFS y su dependencia en el momentum y ángulo de incidencia. Se halló que la probabilidad de presentar MFS aumenta con el ángulo de incidencia de los muones y disminuye con su momentum inicial. También se halló que cerca del 22,7% de los muones que inciden con un ángulo de 85° o mayor respecto de la normal de la superficie y con momentum de 5,5 GeV/c o menor son dispersados por MFS. Finalmente, se halló que más del 67% de los muones que presentan MFS se desvían 5° o menos en sus ángulos cenital y acimutal. Los resultados de este trabajo son importantes para evaluar el impacto del MFS en la muografía y mitigar su efecto en la operación de MuTe.
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En la Universidad Industrial de Santander se construyó MuTe, un telescopio de muones híbrido que combina la tecnología de un hodoscopio y un detector Cherenkov de agua y cuyo objetivo es estudiar volcanes de Colombia mediante muografía. Sin embargo, un obstáculo potencial en esta aplicación es el forward scattering de muones (MFS), un fenómeno en el que muones de bajas energías que no han atravesado el objeto estudiado son dispersados cerca de su superficie y registrados por el detector, en donde su trayectoria se recrea como si hubieran atravesado la estructura. Mediante el uso encadenado de los códigos computacionales de CORSIKA, MAGNETOCOSMICS y Geant4, en este trabajo se estudiaron algunas características distintivas de este fenómeno, tales como la probabilidad de que los muones se dispersen por MFS y su dependencia en el momentum y ángulo de incidencia. Se halló que la probabilidad de presentar MFS aumenta con el ángulo de incidencia de los muones y disminuye con su momentum inicial. También se halló que cerca del 22,7% de los muones que inciden con un ángulo de 85° o mayor respecto de la normal de la superficie y con momentum de 5,5 GeV/c o menor son dispersados por MFS. Finalmente, se halló que más del 67% de los muones que presentan MFS se desvían 5° o menos en sus ángulos cenital y acimutal. Los resultados de este trabajo son importantes para evaluar el impacto del MFS en la muografía y mitigar su efecto en la operación de MuTe.PregradoFísicoMuography is a technique that allows one to obtain images of the internal structure of large volumes by detecting variations in the flux of muons that cross it and recreating their trajectories. At Universidad Industrial de Santander, the hybrid Muon Telescope (MuTe) was built, which combines the technology of a hodoscope with a water Cherenkov detector and whose goal is to study volcanoes in Colombia through muography. However, a potential obstacle to this application is Muon Forward Scattering (MFS), a phenomenon in which low-energy muons that havent crossed the studied object are scattered near its surface and registered by the detector, where their trajectory is recreated as if they had gone through the structure. In this work, using the CORSIKA, MAGNETOCOSMICS and Geant4 software packages in conjunction, some distinctive features of this phenomenon were studied, such as the probability of muons being scattered via MFS and its dependency on the momentum and incidence angle. It was found that the probability of presenting MFS increases along with the muons incidence angle and decreases with their initial momentum. It was also found that around 22.7% of muons that have an incidence angle of 85° or greater with respect to the surface’s normal vector and momentum of 5.5 GeV/c or less are scattered via MFS. Finally, it was found that more than 67% of muons that present MFS are deflected by 5° or less on their zenith and azimuth angles. The results of this work are important for evaluating the impact of MFS on muography and for mitigating its effect on the operation of MuTe.https://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0001873085https://orcid.org/0000-0002-7252-5370application/pdfspaUniversidad Industrial de SantanderFacultad de CienciasFísicaEscuela de Físicaforward scattering de muonesMuTemuografíarayos cósmicoscascadas atmosféricas extensasmuon forward scatteringMuTemuographycosmic raysextensive air showersEstimación de la contribución del forward scattering de muones en la señal registrada por el detector MuTeEstimation of the contribution of Muon Forward Scattering to the signal registered by the MuTe detectorTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregradohttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bccehttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fORIGINALDocumento.pdfDocumento.pdfapplication/pdf4121925https://noesis.uis.edu.co/bitstreams/af91fdb5-7b4a-4f83-8d89-ffc07c780c77/downloaddf7d731cae6745ca92fb4bd275faab60MD51Carta de autorización.pdfCarta de autorización.pdfapplication/pdf76746https://noesis.uis.edu.co/bitstreams/787d1f63-260d-4408-aac7-8e770caa8f33/download1f209fcc0bbd5128dce7c48310e643f8MD52Nota de proyecto.pdfNota de proyecto.pdfapplication/pdf221103https://noesis.uis.edu.co/bitstreams/6a20a0a3-d0be-4574-845b-3e6a123d2ba3/downloadfb0321c1a4512e6c1c1c0e71b9c303e9MD53LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; 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