Neutron Monitor Energy Efficiency : A Monte Carlo Study

Neutronenmonitore (NMs) spielen eine zentrale Rolle bei der Untersuchung von Wechselwirkungen kosmischer Strahlung und atmosphärischen Neutronenkaskaden. Ihre Reaktion auf hochenergetische Neutronen (über 20 MeV) ist jedoch weiterhin unsicher, da in Simulationsframeworks wie GEANT4 nur begrenzt Daten zu Neutronen-Wirkungsquerschnitten verfügbar sind. Für niedrigere Energien greift unsere Arbeit auf die aktuellsten Datensätze zu Neutronen-Wirkungsquerschnitten zurück. Diese Studie bewertet die Energieempfindlichkeit eines Neutronenmonitors mithilfe von Monte-Carlo-Methoden, wobei ein besonderer Fokus auf der detaillierten Modellierung von Geometrie und Materialien sowie auf der differentiellen Energieantwort liegt. Durch die Analyse der Beiträge thermischer, epithermischer und schneller Neutronen, die in atmosphärischen Kaskaden entstehen, werden die Grenzen bestehender Antwortmodelle hinsichtlich ihrer Genauigkeit und ihres Realitätsbezugs zum tatsächlichen Detektorverhalten untersucht. Ein vertieftes Verständnis dieser Faktoren ist entscheidend, um die Aussagekraft von Neutronenmonitordaten und deren Antwortfunktionen zu verbessern.

Neutron monitors (NMs) play a crucial role in studying cosmic-ray interactions and atmospheric neutron cascades. However, their response to high-energy neutrons (above 20~MeV) remains uncertain due to the limited availability of neutron cross-section data in simulation frameworks such as GEANT4. At lower energies, our work employs the most recent neutron cross-section datasets. This study evaluates the energy sensitivity of a neutron monitor using Monte Carlo techniques, focusing on detailed geometry and material modelling and its differential energy response. By analyzing the contributions of thermal, epithermal, and fast neutrons produced within atmospheric cascades, we assess the limitations of current response models in terms of precision and real-detector behavior. Understanding these factors is essential for improving the applicability of neutron monitor data and their response functions.

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