Discriminación gamma-protón utilizando las componentes Muónica y electromagnética simuladas con CORSIKA para un observatorio de rayos gamma en la laguna Sibinacocha

Abstract

En el presente estudio, la discriminación entre rayos gamma y protones es un desafío clave en la astrofísica de altas energías, esencial para identificar fuentes cósmicas y comprender fenómenos extremos en el universo. Este trabajo evaluó la eficacia de las componentes muónica y electromagnética para separar rayos gammas de protones, utilizando simulaciones realizadas con CORSIKA para un observatorio de rayos gamma en la Laguna Sibinacocha (4 900 m s.n.m.). Se simularon 50 000 eventos para rayos gamma y protones con energías de 50 GeV a 10 TeV, y ángulos cenitales de 0°, 30° y 60°. Los datos obtenidos fueron analizados con un modelo de Máquinas de Vectores de Soporte (SVM, por sus siglas en inglés, Support Vector Machine), evaluando métricas clave como eficiencia, pureza y el factor Q. Los resultados mostraron una diferencia entre las densidades de ambas componentes para cada tipo de partícula primaria, además que la eficiencia para rayos gamma superó consistentemente el 94%, alcanzando valores ≥99% en las energías más altas. La pureza se mantuvo alta (>85%) en la mayoría de las configuraciones, y el factor Q alcanzó valores óptimos, como 14.48 para 10 TeV a 60°, demostrando una discriminación efectiva. Estos hallazgos confirman que las componentes muónica y electromagnética a esta altitud son herramientas sólidas para separar rayos gamma de protones en condiciones simuladas, lo que valida la viabilidad de construir un observatorio en Sibinacocha.