利用空气簇射数据测量质子-空气截面

对高能空气簇射数据的分析使得人们能够在固定靶和对撞机实验无法触及的能量区间研究质子-空气截面。首次相互作用点的平均深度及其涨落是质子-空气粒子产生截面的量度。由于空气中的首次相互作用点无法直接测量，过去已发展出多种方法，结合模拟从空气簇射可观测量中估算首次相互作用深度。由于模拟依赖于对加速器实验无法触及的能量和相空间区域中强子粒子产生所作的假设，由此导出的截面存在显著的系统不确定性。本工作的重点是开发一种改进的分析技术，以显著降低极高能下导出截面对模型的依赖。通过对不同测量方法的潜力与局限性进行详细的蒙特卡洛研究，我们量化了测得截面与所用强子相互作用模型之间的依赖关系。基于这些结果，通过在参考簇射的模拟中引入实际导出的截面，提出了一种对分析方法的普遍改进。其中一种测量方法证明了模型依赖性的降低。