Nueva estrategia en la configuración de los detectores Cherenkov para una mejor separación de rayos cósmicos cargados y rayos gamma a partir de la detección de muones en los tanques del observatorio HAWC-2024

Abstract

En el presente estudio, la astrofísica de rayos gamma de muy alta energía se desarrolla gracias a grandes arreglos de detectores instalados en la superficie, diseñados para estudiar fenómenos astrofísicos, sin embargo, estos sistemas son susceptibles de detectar partículas adicionales generadas por las cascadas atmosféricas, lo que puede afectar la reconstrucción precisa de la fuente de rayos gamma. Este trabajo tiene como objetivo establecer una nueva geometría en la distribución espacial de los detectores Cherenkov dentro de los tanques del observatorio HAWC, con el objetivo de poder diferenciar las cascadas de origen hadrónico de aquellas de origen electromagnético a partir de la detección de muones verticales que son los de mayor incidencia. Se observó una discriminación más eficiente entre eventos de origen hadrónico y electromagnético, las señales de muones fueron identificadas con mayor precisión gracias a la configuración implementada, además se registró una mejora en la sensibilidad del sistema para identificar muones en cascadas atmosféricas, reduciendo el ruido generado por partículas adicionales. La correlación entre las señales del tanque O8 y las paletas centelladoras mostró consistencia en las coincidencias temporales, lo que permitió confirmar la presencia de muones verticales. Los resultados obtenidos muestran una mejora significativa en la separación de cascadas hadrónicas y electromagnéticas, lo que incrementa la capacidad de identificación de muones, estas conclusiones plantean la posibilidad de implementar configuraciones similares en futuros observatorios de rayos cósmicos, lo que tendría un impacto directo en la optimización del tiempo de procesamiento y en la precisión de la detección de rayos gamma.