Simulation study of cosmic muons in the Earth’s atmosphere and underground using geant4

06.03.2018 tarihli ve 30352 sayılı Resmi Gazetede yayımlanan “Yükseköğretim Kanunu İle Bazı Kanun Ve Kanun Hükmünde Kararnamelerde Değişiklik Yapılması Hakkında Kanun” ile 18.06.2018 tarihli “Lisansüstü Tezlerin Elektronik Ortamda Toplanması, Düzenlenmesi ve Erişime Açılmasına İlişkin Yönerge” gereğince tam metin erişime açılmıştır.Bu tezde, deniz seviyesi, Dünya atmosferinin farklı yükseltileri ve yer altındaki kozmik müonlara ait akı, yük oranı ve açısal bağlılık gibi özellikler Geant4 simülasyon programından yararlanılarak incelenmiştir. Deniz seviyesindeki müonların enerji spektrumları ve yük oranları farklı bölgeler için elde edilmiştir. Farklı eşik enerjili müonları oluşturan birincil protonların enerji ve açısal dağılımlarına ek olarak müon akısının zenit açıya ve yük oranının azimut açıya bağlılıkları yine bu kısımda araştırılmıştır. Bunlara ek olarak, muon spektrumu, yük oranı ve zenit açı bağımlılığının yerden yüksekliğe bağlı değişimleri de incelenmiştir. Son olarak, yer altına ulaşan müonlara ait akı ve zenit açı bağımlılıkları standart kaya yapısının çeşitli derinlikleri ve bir tuz madeninin farklı seviyeleri için ayrı ayrı elde edilmiştir. Çalışmanın her bir aşamasında elde edilen simülasyon sonuçlarının, benzer koşullarda elde edilmiş olan deneysel sonuçlarla uyumlu olduğu görülmüştür. Bu uyuma dayanarak, simülasyon çalışması deneysel verilerin olmadığı bazı durumları da içerecek şekilde genişletilmiştir.In this dissertation, cosmic muon properties, such as the intensity, charge ratio and angular dependence, at sea level, at different altitudes in the Earth's atmosphere and various underground depths have been investigated using the Geant4 simulation package. The energy spectrum and charge ratio of the sea level muons have been obtained for different geomagnetic locations. Energy and zenith angular distributions for parent primaries of the muons with different threshold energies, in addition to the angular dependence of muon intensities, have also been estimated for the ground level. Secondly, altitude dependent profiles of the muon spectra and charge ratios, together with the zenith angular dependence of muon intensities, have been obtained in this study. Finally, intensities and their zenith angular dependence have been investigated for underground muons at various depths of the standard rock and several levels of a salt mine. The results obtained throughout this study have been found to be in general agreement with the available experimental data. The simulation studies have also been extended to describe the cases that have not been covered by the experiments

Introduction to Particle and Astroparticle Physics : Multimessenger Astronomy and its Particle Physics Foundations -2/E

This book introduces particle physics, astrophysics and cosmology starting from experiment. It provides a unified view of these fields, which is needed to answer our questions to the Universe–a unified view that has been lost somehow in recent years due to increasing specialization. This is the second edition of a book we published only three years ago, a book which had a success beyond our expectations. We felt that the recent progress on gravitational waves, gamma ray and neutrino astrophysics deserved a new edition including all these new developments: multimessenger astronomy is now a reality. In addition, the properties of the Higgs particle are much better known now than three years ago. Thanks to this second edition we had the opportunity to fix some bugs, to extend the material related to exercises, and to change in a more logical form the order of some items. Last but not least, our editor encouraged us a lot to write a second edition. Particle physics has recently seen the incredible success of the so-called standard model. A 50-year long search for the missing ingredient of the model, the Higgs particle, has been concluded successfully, and some scientists claim that we are close to the limit of the physics humans may know