천문·천체물리
CERN ALICE 검출기로 우주선 다중 뮤온 사건 분석… QGSJET-II-04가 무거운 조성 가정 시 최적 재현
CERN 대형강입자충돌기(LHC)의 ALICE 실험은 LHC Run 2 기간인 2015~2018년에 우주선 관측 캠페인을 수행해 총 62.5일의 실제 관측 시간을 확보했다. 이번 분석은 검출된 뮤온이 4개를 넘는 다중 뮤온 사건으로 범위를 한정했으며, 저·중간 다중도 영역에서 뮤온 다중도 분포(MMD)를 조사하고 통계적 변동이 큰 고다중도 영역에서는 고뮤온 다중도(HMM) 사건의 발생률을 측정했다. 결과는 대기 중 공기 샤워 전개를 기술하는 주요 강입자 상호작용 모형 세 가지(QGSJET-II-04, EPOS-LHC, SIBYLL 2.3d)와 순수 양성자 및 순수 철이라는 두 극단적 1차 우주선 조성 가정을 적용한 몬테카를로 시뮬레이션과 비교됐다. 연구진은 모형들이 1차 우주선 에너지에 따른 양성자·철의 추세를 정밀하게 기술하는 데 어려움을 겪지만, QGSJET-II-04만이 연구된 전체 에너지 영역에서 무거운 조성을 가정할 때 MMD와 HMM 사건 발생률을 비교적 잘 재현한다고 밝혔다.
arXiv astro-ph.HE (고에너지)