Сравнение адронных моделей взаимодействия EPOS LHC и QGSJETII-04 при моделировании шал с использованием CORSIKA77410
DOI:
https://doi.org/10.26577/RCPh.2024.v91.i4.a3Ключевые слова:
Широкие Атмосферные Ливни (ШАЛ), адронное взаимодействие, энергетические спектры, космические лучиАннотация
В представленной статье проводится сравнительный анализ двух моделей высокоэнергетического адронного взаимодействия — EPOS LHC v3400 и QGSJET-II-04 — в сочетании с моделью низкоэнергетического взаимодействия GHEISHA 2002d (double precision) для первичных частиц (протон, кислород и железо) в диапазоне энергий 1016-1019 эВ с использованием программы CORSIKA-7.7410. Проанализированы ключевые параметры ливней, такие как глубина максимума Xmax, мюонное содержание, распределение энергии вторичных частиц и горизонтальные распределение.
Полученные результаты дают более глубокое понимание характеристик вторичных космических лучей на уровне наблюдений Тянь-Шаньской высокогорной научной станции (ТШВНС, 3340 м над уровнем моря) и могут быть использованы для планирования будущих экспериментов по исследованию стволов ШАЛ «Толчковой Установкой». Определены особенности каждой модели, проведена оценка их влияния на ключевые параметры ШАЛ, а также установлены области их наибольшей применимости для улучшения интерпретации экспериментальных данных.
В работе отражены основные принципы и характеристики, а также теоретические знания, необходимые для понимания моделируемых эффектов, определена область применения, показан процесс настройки данных и сложность вычислений моделей EPOS и QGSJET. Проведено сравнение общего количества частиц, как для протона, кислорода, так и для железа, в модели EPOS и QGSJET II.
Библиографические ссылки
Heck D., Knapp J., Capdevielle J., Schatz G., Thouw T. CORSIKA: A Monte Carlo code to simulate extensive air showers (2022) Physics 9:35-40. DOI:10.5445/IR/270043064
Sandrock A. Status and prospects of the CORSIKA 8 air shower simulation framework (2023) PoS ECRS 075:1-8. DOI: 10.22323/1.423.0075
Pierog T., Karpenko Iu., Katzy J. M., Yatsenko E., Werner K. EPOS LHC: Test of collective hadronization with data measured at the CERN Large Hadron Collider (2015) Phys. Rev. 92 (3):034906. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevC.92.034906
Pierog T. LHC results and High Energy Cosmic Ray Interaction Models (2013) J. Phys.: Conf. Ser. 409:012008. DOI: 10.1088/1742-6596/409/1/012008
Ostapchenko S. QGSJET-II: towards reliable description of very high energy hadronic interactions (2006) Nucl. Phys. Proc. Suppl. 151:143-146. DOI: https://doi.org/10.1016/j.nuclphysbps.2005.07.026
Ostapchenko S. Nonlinear screening effects in high energy hadronic interactions (2006) Phys. Rev. D74:01402. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevD.74.014026
Ostapchenko S. Monte Carlo treatment of hadronic interactions in enhanced Pomeron scheme: QGSJET-II model (2011) Phys. Rev. D83:014018. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevD.83.014018
Ostapchenko S. QGSJET-II: physics, recent improvements, and results for air showers (2013) EPJ Web Conf. 52:02001. DOI: https://doi.org/10.1051/epjconf/20135202001
Kalikulov O.A. Saduyev N.O. Study of the spatiotemporal structure of extensive air showers at high energies (2022) Journal of Instrumentation 17(41):C04014. DOI: 10.1088/1748-0221/17/04/C04014
Shaulov S. B. Method for determining angles in x-ray emulsion chambers (2019) Recent Contributions to Physics 69(2):61-70. DOI:10.26577/RCPh-2019-i2-9
Shinbulatov S.K. Study of the angular spectra of HADRONS in X-RAY emulsion chamber (2019) 36th International Cosmic Ray Conference ICRC2019-July 24th - August 1st.
Shaulov S. B. Autonomous station for recording radiation In a thunderstorm atmosphere At the tien shan high mountain cosmic-ray station (2019) Recent Contributions to Physics 70(3):13-21. DOI: https://doi.org/10.26577/RCPh-2019-i3-2
Kalikulov O.A. Прототип установки временных детекторов для исследования оси прихода ШАЛ (2021) Вестник КазНУ. Серия Физическая 79(4):4-9. DOI: https://doi.org/10.26577/RCPh.2021.v79.i4.01
Antoni T. The cosmic-ray experiment KASCADE (2003) Nucl. Instr. Meth. A 513:490-510. DOI: https://doi.org/10.1016/S0168-9002(03)02076-X
Pierog T. EPOS LHC: Test of collective hadronization with data measured at the CERN Large Hadron Collider (2015) Phys. Rev. C 92:034906. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevC.92.034906
Ostapchenko S. LHC data on inelastic diffraction and uncertainties in the predictions for longitudinal extensive air shower development (2014) Phys. Rev. D 89:074009. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevD.89.074009
F. Riehn, Engel R., Fedynitch A., Gaisser K, S. Todor A new version of the event generator sibyll Proceedings of Science, (2015), 30-July-2015, 558
Riehn, F., Engel, R., Fedynitch, A., Gaisser, T.K., Stanev, T. Charm production in SIBYLL EPJ Web of Conferences, 2015, 99, 12001 https://doi.org/10.1051/epjconf/20159912001
Riehn F. The hadronic interaction model SIBYLL 2.3c and Feynman scaling Proc. 35th Int. Cosmic Ray Conf., Bexco, Busan (Korea), (2017) contr. 301. DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.1709.07227
Engel R. Hadronic interaction model sibyll 2.3d and extensive air showers (2019) Phys. Rev. D 102:063002. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevD.102.063002
Roesler S., Engel R., Ranft J., The Monte Carlo event generator DPMGET-III Proc. 2000 Conf., Lisbon (Portugal) Oct. 23-26, 2000.
Kling A. (2001) Springer (Berlin) 1003
Fedynitch A., Engel R. Nuclear model developments in FLUKA (2015) Nuclear Reaction Mechanisms 14:291
Werner K. Strings, pomerons and the VENUS model of hadronic interactions at ultrarelativistic energies (1993) Phys. Rep. 232:87-299. DOI: https://doi.org/10.1016/0370-1573(93)90078-R
Drescher H.J., Hladik M., Ostapchenko S., Pierog T., Werner K. Parton-based Gribov–Regge theory (2001) Phys. Rep. 350:93-289. DOI: https://doi.org/10.1016/S0370-1573%2800%2900122-8
Fass`o A., Ferrari A., Roesler S. The physics models of FLUKA: status and recent development (2003) Computing in High Energy and Nuclear Physics 2003 Conference (CHEP2003) C0303241:1–5. DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.hep-ph/0306267
Fesefeldt H. The e/h ratio and energy resolution of hadron calorimeters Nuclear Inst. and Methods in Physics Research, A Том 263, Выпуск 1, Страницы 114 - 135 (1988)
Bass S.A. Microscopic models for ultrarelativistic heavy ion collisions (1998) Prog. Part. Nucl. Phys. 41:225-369. DOI: https://doi.org/10.1016/S0146-6410(98)00058-1
Bleicher M. Relativistic hadron-hadron collisions in the ultra-relativistic quantum molecular dynamics model (1999) J. Phys. G: Nucl. Part. Phys. 25:1859. DOI: 10.1088/0954-3899/25/9/308.
Kamata K., Nishimura J. The Lateral and the Angular Structure Functions of Electron Showers (1958) Suppl. Progr. Theoret. Phys. 6:93-155. DOI: https://doi.org/10.1143/PTPS.6.93
Nelson W.R., Hirayama H. (1985) Report SLAC 265, Stanford Linear Accelerator Center.
Yerezhep N.O., Sadykov T.K., Burtebayev N., Saduyev N.O. Comparison of GHEISHA QGSJET and UrQMD EPOS Interaction Models to Compare Experiments with Observation Parameters of TSHSS (2023) Acta Physica Polonica B, Proceedings Supplement 16:A5.
Gribov V.N. A reggeon diagram technique (1968) Sov. Phys. JETP 26:414.
Gribov V.N. Glauber corrections and the interaction between high-energy hadrons and nuclei (1969) Sov. Phys. JETP 29:483.
Kalmykov N.N., Ostapchenko S.S., Pavlov A.I. Quark-gluon-string model and EAS simulation problems at ultra-high energie Nucl. Phys. B (Proc. Suppl.) V 52 Is 3, p. 17-28 (1997) https://doi.org/10.1016/S0920-5632(96)00846-8
Evans L., Bryant P. LHC Machine (2008) JINST 3:S08001. DOI: 10.1088/1748-0221/3/08/S08001
The ALICE Collaboration, Aamodt K. The ALICE experiment at the CERN LHC (2008) Journal of Instrumentation 3:S08002. DOI: 10.1088/1748-0221/3/08/S08002
The CMS Collaboration, Chatrchyan S. The CMS experiment at the CERN LHC (2008) Journal of Instrumentation 3:S08004. DOI: 10.1088/1748-0221/3/08/S08004
The ATLAS Collaboration, Aad G. The ATLAS Experiment at the CERN Large Hadron Collider (2008) Journal of Instrumentation 3:S08003. DOI: 10.1088/1748-0221/3/08/S08003
Van Rossum, G. Python tutorial (1995) Technical Report CS-R9526. Centrum voor Wiskunde en Informatica, Amsterdam
Brun, R., Rademakers An object oriented data analysis framework (1997) Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 389 (1-2), pp. 81-86. DOI: 10.1016/S0168-9002(97)00048-X
Chabin Ch. Thakuria, and K. Boruah Comparison of EPOS and QGSJET-II in EAS Simulation using CORSIKA (2012) High Energy Astrophysical Phenomena. DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.1202.3661
