Influence de l'atmosphère sur la détection spatiale des rayons cosmiques d'ultra haute énergie
résumé
EUSO est un projet de détection spatiale des rayons cosmiques d'ultra-haute énergie. Son principe consiste à observer les photons de fluorescence émis par les gerbes atmosphériques depuis un télescope embarqué à bord de la Station Spatiale Internationale.
Au cours de cette thèse, un logiciel de simulation a été développé pour étudier les caractéristiques de ce nouveau concept de détection. Il modélise les différentes étapes de la détection : développement des gerbes atmosphériques, génération des photons de fluorescence et Cerenkov, et transfert des photons jusqu'? la lentille du télescope. Il inclut notamment un algorithme Monte-Carlo de propagation des photons dans l'atmosphère, traitant la diffusion multiple en conditions de ciel clair ainsi qu'en présence de nuages et d'aérosols.
Avec ce programme de simulation, l'impact des conditions atmosphériques sur les performances d'un détecteur spatial a été étudié. La modélisation précise de la propagation des photons dans l'atmosphère a permis de quantifier la contribution des photons diffusés au signal détecté.
- Introduction et chapitre 1 Les rayons cosmiques d'ultra haute énergie
- chapitre 2 EUSO et la détection spatiale des RCHUE
- chapitre 3 Développement des gerbes atmosphériques
- chapitre 4 Génération des photons
- chapitre 5 Propagation des photons dans l'atmosphère
- chapitre 6 Caractéristiques du signal collecté par la lentille
- chapitre 7 Performances d'un détecteur spatial
Conclusion, annexes et bibliographie
abstract
EUSO is a project of ultra-high energy cosmic rays detection from space. Its concept relies on the observation of fluorescence and Cerenkov photons emitted by extensive air showers from a telescope located on the International Space Station.
During this thesis, a simulation software has been developed to study the characteristics of this innovative concept of detection. It deals with the different steps of the detection chain : extensive air shower development, emission of fluorescence and Cerenkov light, and radiative transfer to the telescope. A Monte-Carlo code has been implemented to simulate the propagation of photons through the atmosphere, dealing with multiple scattering in clear sky conditions as well as in presence of aerosols and clouds.
With this simulation program, the impact of atmospheric conditions on the performances of a spaceborn detector has been studied. The precise treatment of photons propagation through the atmosphere has permitted to quantify the scattered light contribution to the detected signal.
