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Abstract (English)

Extensive air showers measured by the KASCADE-Grande experiment

at the Forschungszentrum Karlsruhe are studied with respect

to the arrival times of electrons and muons at observation

level. KASCADE-Grande is a ground based detector array to study

extensive air showers generated by primary cosmic ray particles

in the energy range from 10^14 eV to 10^18 eV.

Approximately 290,000 air showers measured between January 2005

and Febuary 2006 are used to generate arrival time distributions

of electrons and muons for 13 intervals of the distance R to the

shower center. The particle arrival times are reconstructed

by unfolding detector signal pulses sampled by a Flash-ADC based data

acquisition

system connected to the electron and muon detectors of eight

detector stations of the KASCADE detector array.

For distances R>200 m particles of the a

muonic shower component arrive on average earlier at

observation level than particles of the electromagnetic shower

component. This difference in arrival time is used

to determine a cut on the particle arrival time as a function

of the distance from the shower center. This cut is intended

to be used by experiments with time resolving detectors

for the separation of electrons and muons according to their

arrival times relative to the arrival time of the shower core.

Particles with arrival times smaller than the cut are

considered as muons.

Due to the large spread of the arrival time distributions

the number of muons reconstructed in this way will contain

a contribution from the electromagnetic shower component.

For each separation cut value the purity of the reconstructed

muon sample is determined.

Abstract (German)

In der vorliegenden Arbeit werden Elektronen und Myonen

in ausgedehnten Luftschauern, die mit dem KASCADE-Grande-Experiment

am Forschungszentrum Karlsruhe gemessen wurden, hinsichtlich

ihrer Ankunftszeiten am Boden studiert. KASCADE-Grande ist ein

Experiment zur Messung ausgedehnter Luftschauer, die von

Teilchen der primären kosmischen Strahlung im Energiebereich

von 10^14 eV bis 10^18 eV in der Erdatmosphäre erzeugt werden.

Etwa 290.000 Luftschauer, die zwischen Januar 2005 und Februar 2006

gemessen wurden, werden verwendet, um für 13 Intervalle des Abstandes R

zum Schauerzentrum Verteilungen der Teilchenankunftszeiten zu

erzeugen. Die Teilchenankunftszeiten werden unter Verwendung

eines Entfaltungsalgorithmus aus Detektorsignalen

extrahiert, die mittels eines Flash-ADC basierten Datennahmesystems

digitalisiert wurden, welches an die Elektron- und Myon-Detektoren

von acht Stationen des KASCADE-Detektorfeldes angeschlossen ist.

Für Abstände R>200 m erreichen die Myonen den Boden im Mittel früher

als die Elektronen. Diese Differenz in der Teilchenankunftszeit wird

verwendet, um einen Schnitt auf die Teilchenankunftszeit als Funktion

des Abstandes zum Schauerzentrum zu bestimmen. Dieser Schnitt

ist für Experimente mit zeitauflösenden Detektoren gedacht, um

Elektronen und Myonen anhand ihrer Ankunftszeiten relativ

zur Ankunftszeit des Schauerkerns zu trennen. Teilchen mit

Ankunftszeiten kleiner als der Schnitt werden als Myonen

betrachtet. Wegen der großen Streuung der Verteilungen der

Teilchenankunftszeiten wird die Zahl der Myonen, die auf

diese Weise bestimmt wird, einen Beitrag der elektromagnetischen

Schauerkomponente enthalten. Für jeden Wert des Schnitts

auf die Teilchenankunftszeit wird die Reinheit der rekonstruierten Myonauswahl bestimmt.

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