Browsing by Author "Homola, Piotr"
Results Per Page
Sort Options
Item Formation and propagation of cosmic-ray ensembles(Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2020) Sushchov, Oleksandr; Homola, Piotr; Kubis, Sebastian; Odrzywołek, AndrzejCząsteczki o wysokich energiach oddziałują z materią, polami elektromagnetycznymi i promieniowaniem podczas propagacji we Wszechświecie. W efekcie inicjują˛ kaskady cząstek różnego typu i wielkości; w niniejszej pracy kaskady te nazywane są zespołami promieniowania kosmicznego (ang. cosmic-ray ensembles - CRE). Cząstki tworzące CRE są przekaźnikami informacji o podstawowych procesach fizycznych, dlatego ważne jest, aby ustalić, w jakich okolicznościach mogą˛ dotrzeć do Ziemi i zostać wykryte za pomocą dostępnej lub możliwej infrastruktury. Wynik tej wiedzy może pomóc w otwarciu nowego obszaru badań zjawisk astrofizycznych - globalnych obserwacji skorelowanych promieni kosmicznych jako uzupełnienia obecnego podejścia skoncentrowanego na wykrywaniu i analizie pojedynczych cząstek. Od niedawna współpraca Cosmic-Ray Extremely Distri- buted Observatory (CREDO) ma na celu realizacje˛ misji poświęconej CRE, a badania przedstawione w niniejszej pracy są˛ częścią programu CREDO. Celem pracy jest wykonanie symulacji powstawania i propagacji CRE w określonych warunkach astrofizycznych oraz wskazanie potencjalnych scenariuszy sprzyjających możliwości wykrywania CRE. Skupiono się na wysokoenergetycznych elektronach, które, jak się˛ uważa, odgrywają˛ ważną˛ rolę w procesach fizycznych prowadzących do rozwoju CRE, a także zachodzących w trakcie ich powstawania. Główną metodą tego badania są˛ symulacje komputerowe łańcucha interakcji, którym podlega cząstka pierwotna podczas propagacji w przestrzeni międzygwiazdowej. Głównym narzędziem zastosowanym w badaniach jest publicznie dostępny i szeroko stosowany kod Monte Carlo CRPropa 3. Na potrzeby niniejszej pracy opracowano nowy algorytm o nazwie CRE-Pro, zapewniający zewnętrzną symulację kształtu i wielkości CRE. Może być on używany do analizowania wyników CRPropa lub podobnych kodów symulujących kaskady elektromagnetyczne, rozszerzając zakres ich stosowalności i oszczędzając zasoby obliczeniowe. W rozprawie przedstawiono wyniki symulacji i analiz CRE powstających w ramach wybranych scenariuszy astrofizycznych z wykorzystaniem opisanego powyżej oprogramowania. Wykazano, że może istnieć szansa zaobserwowania CRE złożonych z fotonów promieniowania synchrotronowego emitowanych nawet w stosunkowo dużych odległościach od Ziemi, np. przekraczających rozmiar Galaktyki. Wynik ten otwiera nowe perspektywy badawcze w obszarze astrofizyki cząstek, wskazując w szczególności na możliwe poszerzenie horyzontu obserwacji wysokoenergetycznych promieni kosmicznych, na nowe możliwości weryfikacji określonych scenariuszy astrofizycznych, a także na nowe strategie badawcze odnoszące się do podstawowych procesów fizycznych zachodzących w warunkach niemożliwych do odtworzenia w ziemskich laboratoriach.