Evaluating TAU-neutrino energy and direction from its shower observables to estimate the number of events by the proposed array

Çok yüksek enerjili kozmik ışınların tespiti Astroparçacık fiziği alanında önemli bir çalışmadır. Çok çeşitli enerjilere sahip duşlar, farklı yönlerde hareket eden müonik, elektromanyetik ve hadronik bileşenlerden oluşur. Yüksüz ve çok küçük bir kütleye sahip olan nötrinolar madde ile zayıf etkileşime girdiklerinden, diğer olası kozmik ışınların (protonlar, iyonlar, vs.) aksine yön bilgilerini taşırlar. Çok yüksek enerjili nötrinolar, yer kabuğu içerisinde Dünya çapının 1/13 kadarlık bir kısmında seyahat ettikleri sırada yer kabuğu ile etkileşerek meydana getirdikleri tau leptonu kabuktan çıktığı sırada bir duş oluşturur. TAUWER diziliminin ana fikri, Earth Skimming metodu ve sıra dağ stratejisi ile tau nötrinolarının yüklü akım etkileşimleriyle meydana getirdiği tau bozunumları tarafından oluşan yataya yakın geniş açılı duşların gözlemlenmesidir. Özgün bir çalışma olan yer kabuğu içerisinden veya sıra dağlardan geçerek oluşan duşların incelenmesi, aynı zamanda da istenmeyen kaynaklar ile oluşacak etkileşimleri ortadan kaldırmak için oldukça etkili bir yöntemdir. Bu çalışmada CORSIKA programı kullanılarak, tau leptonunun 5 farklı bozunma kanalında, 5 farklı enerjide, 4 farklı duş gelişim mesafesi için THIN opsiyonu ile 8000 adet, THIN opsiyonsuz 900 adet simüle edilmiş duşu içeren bir benzetim kütüphanesi oluşturulmuştur. Duş enerjilerini yeniden yapılandırmak için bu duşların elektromanyetik, müonik ve hadronik bileşenlerinin dağılımları enerji ve parçacık yoğunluğu ile ilişkilendirilerek analiz edilmiştir. Ayrıca duşların geliş açılarını belirlemek için, istasyonların konum bilgileri ile duş parçacıklarının zaman bilgileri birlikte kullanılır. Benzetimi yapılan duşlara ait zenit ve azimutal açıları ile hesaplanan değerler arasındaki fark 0.5 derecenin altında kalır. Bunlara ek olarak, TAUWER dizilimi için beklenen olay sayısı, hem Earth Skimming metodu hem de sıra dağ stratejisi kullanılarak yılda 0.17, 0.25 ve 0.43 olay olarak en güncel üst limit nötrino akıları kullanılarak tahmin edilmektedir. Analiz sonuçları kurulacak dedektör diziliminin optimizasyonu, konumu, dağılımı ile ilgili ve enerji, duş gelişim mesafesi, bozunum modu gibi farklı duş karakterleri için tetiklemenin belirlenmesi gibi konularda ileriye yönelik kararların alınmasında yol gösterici bir nitelik taşımaktadır.