@MastersThesis{Pereira:2014:EsInRa,
author = "Pereira, Luiz Augusto Stuani",
title = "Estudo da intera{\c{c}}{\~a}o de raios c{\'o}smicos com a
antena gravitacional Mario Schenberg",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
year = "2014",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2014-02-27",
keywords = "raios c{\'o}smicos, ondas gravitacionais, detector Mario
Schenberg, Geant4, detector cintilador, cosmic rays, gravitational
waves, Mario Schenberg detector, Geant4 e scintillator detector.",
abstract = "Este projeto de pesquisa contempla o estudo do fluxo de raios
c{\'o}smicos, pr{\'o}tons e m{\'u}ons, na cidade de S{\~a}o
Paulo e os efeitos dessa radia{\c{c}}{\~a}o na antena
gravitacional Mario Schenberg. Para estudar tais efeitos fez-se
uma simula{\c{c}}{\~a}o de Monte Carla da passagem da
radia{\c{c}}{\~a}o c{\'o}smica pelo pr{\'e}dio e pelo detector
de ondas gravitacionais utilizando o pacote Geant4 do CERN. Assim,
obteve-se a energia depositada pelas part{\'{\i}}culas
c{\'o}smicas em cada ponto do interior da esfera. Com estes
valores calculou-se a energia depositada nos modos normais de
vibra{\c{c}}{\~a}o da esfera ressonante utilizando o modelo
termoac{\'u}stico multiponto, que utiliza uma equa{\c{c}}{\~a}o
de difus{\~a}o de calor para um s{\'o}lido esf{\'e}rico e
fontes pontuais de calor. Assim, obtivemos a taxa esperada de
eventos devido {\`a} pr{\'o}tons e m{\'u}ons nos modos de
detec{\c{c}}{\~a}o de ondas gravitacionais, nl=10 e nl=12, da
antena Mario Schenberg para \$T_{ruido}\$ = \$10^{-5}\$,
\$10^{-6}\$ e \$10^{-7}\$ K. Com os resultados obtidos,
podemos observar que o modo nl=10 {\'e} mais sensibilizado pela
intera{\c{c}}{\~a}o dos raios c{\'o}smicos com a antena
gravitacional do que o modo nl=12. Isto deve-se a dois fatores: i)
a distribui{\c{c}}{\~a}o angular utilizada, que por ser uma
distribui{\c{c}}{\~a}o facada pr{\'o}xima a regi{\~a}o central
do detector, faz com que a maioria das part{\'{\i}}culas
interajam mais com o centro da esfera do que com suas extremidades
e ii) o modo nl=10 {\'e} mais sens{\'{\i}}vel a
part{\'{\i}}culas que interajem com a regi{\~a}o central do
detector do que o modo nl=12. Al{\'e}m do mais, aumentando-se a
sensibilidade de detec{\c{c}}{\~a}o das ondas gravitacionais,
conforme nos aproximamos do limite qu{\^a}ntico, aumenta-se a
freq{\"u}{\^e}ncia de eventos de raios c{\'o}smicos
sensibilizados pelo detector de ondas gravitacionais. Para estudar
a resposta do veto de raios c{\'o}smicos instalado junto a antena
gravitacional, simulou-se via Geant4 a intera{\c{c}}{\~a}o de
m{\'u}ons isolados com o pr{\'o}prio veto e confrontando os
resultados obtidos com os dados experimentais adquiridos, pudemos
calibrar o espectro de m{\'u}ons simulado e verificar a
valida{\c{c}}{\~a}o da simula{\c{c}}{\~a}o. Este estudo
permite um melhor conhecimento do ru{\'{\i}}do gerado pelos
raios c{\'o}smicos no detector de ondas gravitacionais e como
este sinal pode ser utilizado para calibrar a fun{\c{c}}{\~a}o
resposta da antena. ABSTRACT: This research project addresses the
study of cosmic ray flux in S{\~a}o Paulo city and the effects of
this radiation on the Mario Schenberg gravitational antenna. To
study those effects it was held a Monte Carlo simulation of the
passage of cosmic radiation through the building and the
gravitational wave detector using the CERN Geant4 package. Thus it
was obtained the energy deposited by the cosmic ray particles in
each point inside the sphere. With those results it was calculated
the energy deposited in the resonant sphere normal modes using the
multipoint thermoacoustic model, which uses a heat diffusion
equation for a spherical solid and heat point sources. Thus we
determined the expected event rate due to protons e muons in the
gravitational wave detection modes, nl=10 e nl=12, of the Mario
Schenberg antenna for \$T_{noise}\$ = \$10^{-5}\$,
\$10^{-6}\$ e \$10^{-7}\$ K. With the obtained results, we can
conclude the nl=10 mo de is more sensitized by the cosmic ray
interaction with gravitational antenna than the nl=12 mode. This
is due to two factors: i) the used angular distribution, which for
being a focused distribution near the central region of the
detector, most of the particles interact much more with the centre
of the sphere than its boundaries and ii) the nl=10 mode is more
sensitive to particles interacting with thecentral region of the
detector than the nl=12 mode. Moreover, increasing the detection
sesibility of gravitational waves as we get closer the quantum
limit, the frequency of cosmic ray events sensitized by the
gravitationalwave detector increases. To study the answer of the
cosmic ray veto set up near the gravitational antenna, it was made
a Geant4 simulation of the interaction of single muons with the
veto and compared the results taken with the experimental data.
This study allows better knowledge of the noise generated by
cosmic rays in the gravitational wave detector and how this signal
can be used to calibrate the antenna response.",
committee = "Costa, Cesar Augusto (presidente) and Aguiar, Odylio Denys de
(orientador) and Fauth, Anderson Campos (orientador) and Ojeda,
Carlos Enrique Navia and Marinho J{\'u}nior, Rubens de Melo",
englishtitle = "Study of the cosmic ray interaction with the Mario Schenberg
gravitational antenna",
language = "pt",
pages = "155",
ibi = "8JMKD3MGP7W/3FLPPC2",
url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP7W/3FLPPC2",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "03 maio 2024"
}