Numerische Behandlung von Kaskadengleichungen zur schnellen Simulation höchstenergetischer Luftschauer

Von Teilchen der kosmischen Strahlung ausgelöste Luftschauer können mit Kaskadengleichungen beschrieben werden. Dies sind Systeme gekoppelter partieller Differentialgleichungen. In der vorliegenden Arbeit wird ein numerisches Lösungsverfahren für die elektromagnetische Kaskadengleichung entwickelt. Ziel ist die Beschleunigung der Berechnung der elektromagnetischen Schauerkomponente in Hybrid-Luftschauersimulationen. Die Ergebnisse werden mit parallel dazu entwickelten Monte-Carlo-Simulationen und der historischen Approximation A und B verifiziert. Das Monte-Carlo- und das numerische Verfahren werden dann in einem Hybrid-Verfahren miteinander kombiniert. ... mehrDie numerischen Lösungen werden abschließend mit CORSIKA-Simulationsrechnungen und Auger-Daten verglichen, und es wird eine Rechenzeitanalyse der verschiedenen Methoden durchgeführt.

Numeric solution of cascade equations for fast high-energy air shower simulation
The processes in cosmic ray induced air showers can be described by cascade equations. These are systems of coupled partial differential equations. In the current work we present a scheme for the numeric solution of the electromagnetic cascade equations. Our purpose is to speed up the treatment of the electromagnetic component in hybrid air shower simulations. The numerical results are verified by comparisons with independent Monte Carlo simulations and the historical approximations A and B. ... mehrThen the numerical method and the Monte Carlo simulation are combined into a hybrid simulation scheme. Finally we compare the numerical results to CORSIKA simulations, analyze two Auger events and investigate the calculation times and accuracy of the numerical method.