Unraveling the mysteries of high-energy cosmic rays using radio detection

The earth gets bombarded by hig-energetic particles originating from the universe on a daily basis. These high-energetic particles collide with molecules in the atmosphere, creating an avalanche of secondary particles. To determine the nature and the origin of the primary particle, the properties of the cascade of secondary particles are studied. One way to do this is by studying the radio emission created by the deflection of the millions of electrons and positrons in the earths magnetic field and the excess of electrons due to the knock-out effect from the molecules in the atmosphere.In this thesis, the sensitivity of the radio signal as a function of the distance to the avalanche axis is tested. The ratio of radio signals at 300 m and 100 m from the avalanche axis is sensitive to the depth where the avalanche reaches its maximum. This depth is correlated to the mass of the primary particle. Besides composition, the signal ratio provides also an indication about the shower physics in the early stages of the avalanche development. Also the energy of the primary particle can be determined by measuring the radio signal at a specific distance from the avalanche axis. These measurements can be used for future design of radio-detection setups. het overschot aan elektronen door het knock-out effect van de moleculen in de atmosfeer. In dit proefschrift wordt de gevoeligheid van het radio signaal als functio van afstand tot de shower as getest. Deze kennis kan bijdragen aan het ontwerpen van de volgende generatie radio detectoren. De verhouding van de radio signalen op 300 m en 100 m van de shower as is gevoelig voor de diepte waarop het maximum van de lawine ontwikkeling plaats vindt. Deze diepte hangt af van de massa van het oorspronkelijke deeltje. Naast compositie, is de signaal verhouding ook gevoelig voor de shower fysica tijdens het begin van de lawine ontwikkeling via variabelen die de vorm van het longitudinale lawine profiel beschrijven. Ook de energie van het oorspronkelijke deeltje kan benaderd worden door het meten van het signaal op een bepaalde afstand van de shower as. Al deze metingen kunnen gebruikt worden om een optimale layout van de volgende generatie radio detectoren te ontwerpen, afhankelijk van de interesse van de wetenschapper