به منظور بررسی شار میون های جوی در زاویه های سمتی و سرسویی مختلف، با استفاده از تلسکوپ پرتوهای کیهانی، آزمایش هایی را در رصدخانه ی دانشگاه صنعتی شریف تهران و در ارتفاع 1200 متری از سطح دریا (2-890gcm) انجام دادیم. با اندازه گیری شار میونها در زاویه های سمتی مختلف، ناهمسانگردی توزیع میون ها در راستای شرق و غرب را مشاهده کردیم. همچنین در زاویه های سرسویی °0 تا °60، توزیع سرسویی شار میون ها را به صورت i(?)=i(0)cos^n ? در چهار جهت سمتی شمال، غرب، جنوب و شرق بدست آوردیم. در ادامه نسبت بار میون های جوی (r?) را با استفاده از روش همزمانی تأخیری بر اساس برهم کنش های متفاوت میون های مثبت و منفی با ماده اندازه گیری کردیم. از آنجایی که تابش زمینه به صورت نوفه در آزمایش های مربوط به واپاشی میون وارد می شود، برای تعیین ثابت زمانی تابش زمینه ی واپاشی (?bg)، که یکی از پارامترهای لازم برای محاسبه ی نسبت بار میون است، آزمایش هایی را انجام دادیم. همچنین با انجام آزمایش های تابش زمینه ی واپاشی در شرایط آب و هوایی مختلف، بستگی تابش زمینه به شرایط جوی را مشاهده کردیم. سپس با تعیین r? در بازه های زمانی مختلف، مدت زمان مناسب برای برآورد این نسبت را بدست آوردیم. به این نتیجه رسیدیم که بازه زمانی یک هفته ای برای تعیین نسبت بار میون مناسب بوده و مقدارr? در این بازه، 03ر0±15ر1 بدست آمد. در آخر با استفاده از کد شبیه سازی کورسیکا، به شبیه سازی بهمن های هوایی گسترده در محدوده ی انرژی ev10^12 تا ev10^16 پرداختیم و از مدل qgsjet در انرژی های بالا و دو مدل gheisha و urqmd در انرژی های پایین استفاده کردیم و نسبت بار میون های جوی را در محدوده ی زاویه ی سرسویی و انرژی تلسکوپ و همچنین توزیع سمتی میون ها را در محل آزمایش مورد بررسی قرار دادیم.

در این پژوهش تعداد ذارت باردار بهمن های گسترده ی هوایی شبیه سازی شده را با برازش چگالی ذرات به توابع توزیع عرضی nkg، logutin و linsley محاسبه کردیم. در برازشها فرض شد که از جبهه ی بهمن در محل آشکارسازهای یک آرایه ی هوایی نمونه برداری می شود. بدین منظور آرایه ی بهمن های هوایی را با تعداد مختلفی از آشکارسازها در نظر گرفته و با تغییر فاصله ی آنها از یکدیگر نتایج حاصل از توابع توزیع عرضی را با یکدیگر مقایسه کردیم. نتایج نشان می دهد که استفاده از چهار آشکارساز در آرایه ی مربعی برای تخمین تعداد ذرات بهمن از مقادیر دقیق حاصل از شبیه سازی بسیار دور هستند و خطای محاسبات نیز بسیار بالاست. بنابراین امکان محاسبه ی تعداد ذارت بهمن با چهار آشکارساز میسر نمی باشد. با افزایش تعداد آشکارسازها تا نه عدد در آرایه مربعی، نتایج به طور چشم گیری بهبود یافت و با گزارش های کورسیکا هم خوانی پیدا کرد. با افزایش تعداد آشکارسازها تا شانزده عدد هم نتایج حاصل از اندازه گیری تعداد ذرات بهمن به گزارش کورسیکا نزدیک شد و هم خطای محاسبه تعداد ذارت نسبت به حالتهای قبل به مراتب کم تر شد. در تمامی مراحل فوق نتایج حاصل از توابع توزیع عرضی nkg بهتر از دو تابع دیگر است.

از آنجائیکه میون ها و الکترون ها پرشمارترین ذرات ثانویه در بهمن های گسترده هوایی حاصل از پرتوهای کیهانی هستند که به سطح زمین می رسند، از نسبت میون به الکترون جهت تشخیص ذره ی اولیه بهمن استفاده می شود. در این پژوهش برای یافتن ارتفاع و انرژی مناسب به منظور بررسی امکان تشخیص ترکیب جرمی ذرات اولیه بهمن های گسترده پرتوهای کیهانی به بررسی نسبت میون به الکترون در بهمن های شبیه سازی شده با کد شبیه سازی کورسیکا پرداختیم. در این راستا 10500 بهمن هوایی گسترده برای پنج ذره اولیه فوتون، پروتون، هلیوم، آلومینیوم و آهن در بازه انرژی 10^18-10^12 الکترون-ولت و در سه میدان مغناطیسی تهران، تبت و کاسکاده برای زوایای سمتی و سرسویی صفر درجه شبیه سازی شد. میانگین نسبت میون به الکترون را در هر یک از سه میدان مغناطیسی که مربوط به چهار رصدخانه پرتوهای کیهانی هستند، در چهار ارتفاع مربوط به این چهار رصدخانه (تهران، البرز، کاسکاده و تبت) که به ترتیب در ارتفاع های 1200، 2600، 110 و 4300 متری از سطح زمین واقع شده اند به دست آوردیم. نمودارهایی را برای میانگین نسبت مذکور در هر انرژی برای پنج ذره فوق الذکر و در این چهار ارتفاع بر حسب وزن اتمی پنج ذره ی ورودی رسم نمودیم. با مقایسه ی نمودارها قادر به یافتن انرژی و ارتفاع مناسب جهت تشخیص ترکیب جرمی ذره ی اولیه شدیم؛ به گونه ای که در بین ارتفاعات بررسی شده، ارتفاع های بیشتر و محدوده انرژی زانو و اطراف زانو، مناسبترین ارتفاع و انرژی جهت تشخیص ذره اولیه بهمن هستند. بدین ترتیب از بین چهار ارتفاع و هفت انرژی بررسی شده ارتفاع تبت در انرژی 10^16 الکترون-ولت، بهترین حالت برای تفکیک جرمی ذرات اولیه بهمن است.

بررسی و مطالعه ی توزیع عرضی فوتون های چرنکوف ناشی از بهمن های گسترده ی هوایی، نوع ذره و انرژی اولیه ی تابش پرتوهای کیهانی را مشخص می کند. در این پژوهش، نخست به منظور به دست آوردن توزیع عرضی فوتون های چرنکوف ناشی از بهمن های گسترده ی هوایی، 6 نوع ذره اولیه پروتون، گاما، هلیوم، اکسیژن، سیلیسوم و آهن از شبیه سازی با کد corsika در ارتفاع 1200 متر از سطح دریا )ارتفاع تهران) و در 5 بازه ی انرژی از 102 تا 106 گیگاالکترون ولت شبیه سازی شدند. در گام بعد برنامه ای به زبان فرترن نوشته شد که نمودار چگالی نور چرنکوف ناشی از بهمن های ناشی از 6 نوع ذره، بر حسب فاصله از محور بهمن (برحسب متر) را نتیجه داد. سپس برای تعیین نوع و انرژی بهمن، تابعی(مدلی) برای برازش به منحنی های رسم شده انتخاب شد. برازش با این تابع غیر خطی انجام شده و وابستگی پارامترهای تابع به انرژی و جرم ذره ی اولیه مطالعه شد..

پرتوهای کیهانی حامل اطلاعات با ارزشی از اجرام نجومی گسیل کننده ی آنها هستند. آشکارسازهای ذرات، ابزار اصلی مورد نیاز برای مطالعه ی پرتوهای کیهانی اند. در رصدخانه ی البرز از آشکارسازهای سوسوزن به دلیل تفکیک زمانی مناسب استفاده می شود. در این پژوهش با کمک کد شبیه سازی جیانت?، رفتار سوسوزنی این آشکارسازها در قبال عبور الکترون هایی با انرژی و جهت های مختلف بررسی شد. شکل تپ نوری ناشی از فوتون های سوسوزنی و مشخصه هایی چون تعداد کل فوتون ها، زمان صعود و زمان فروافت تپ نوری برای عبور الکترون هایی با انرژی های ??، ??? و ???? مگاالکترون ولت تعیین شدند. تاثیر زاویه ی فرود و محل برخورد الکترون ها با سوسوزن بر مشخصه های تپ نوری نیز بررسی شدند.