Ziel meiner Masterarbeit ist es die Myonen aus Luftschauern von verschiedenen Primärteilchen zu charakterisieren. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf der Myonmultiplizität, der Anzahl an Myonen im Schauer. Dazu habe ich von April bis August ein Praktikum in Madison, USA gemacht.

Nach Ankunft in Madison habe ich dort am Wisconsin IceCube Particle Astrophysics Center (WIPAC) meinen Büroplatz bezogen. Für die Arbeit wurde ein 500 GB großer Datensatz von Corsika Simulationsdaten verwendet. Nach einarbeiten in die verwendete Batch-Software HTCondor begann ich mit der Analyse der Daten.

In der Zwischenzeit erfolgte das IceCube Kollaborationsmeeting in Madison, bei dem ich an einem Workshop teilnahm und weitere Einblicke in Myon Analysen in IceCube bekam. Hier wurden auch Ideen für eine mögliche Spektrenanalyse der Luftschauerprimärteilchen mit Hilfe von Myonmultiplizitäten gegeben. Nach einem Einführungsvortrag, während eines wöchtenlichen Treffens der WIPAC Doktoranden, bekam ich weitere Anregungen und Kontakte zu Leuten die mich bei meiner Arbeit unterstützten.

Zur Analyse wurden erst Grundlegende Attribute wie der Luftschauerschwerpunkt und ein Abstandsmaß der Teilchen konstruiert. Die größten Probleme machte es dabei die asymmetrische Detektorgeometrie zu beachten. Um, trotz Größe der Datensätze und der Ressourcenlimitierung, eine zeitnahe Prozessierung zu ermöglichen wurde von Out-of-Core-Algorithmen gebrauch gemacht.

Danach wurde für die vorhandenen Primärteilchentypen nach Unterschieden in der Energieverteilung in Abhängigkeit der Schauerdichte an verschiedenen Punkten im Detektor gesucht. Es wurde nach Korrelationen zwischen den konstruierten Attributen und der Startenergie des Primärteilchens, sowie der Myonen, als auch der Stochastizität der Energieverluste gesucht. Die Untersuchung ließ erkennen, dass eine Regression der Myonmultiplizität nur sehr schwierig möglich ist. Eine bessere Abschätzung könnte eine Betrachtung auf dem Datenlevel der Photonpulse liefern. Hierbei ließen sich Rückschlüsse auf die einzelnen Myonen ziehen durch die Analyse der Struktur der Photonpulse und die Zeitdifferenzen zwischen den einzelnen Photomultipliern.

Philipp Hoffmann