La plupart des analyses qui sont d´evelopp´ees par la suite sont bas´ees sur une bonne connais- sance de la r´eponse de notre d´etecteur aux flux de photons γ provenant de diverses sources mais aussi aux gerbes hadroniques. Pour cela, il est n´ecessaire d’avoir une simulation la plus r´ealiste possible du d´eveloppement d’une gerbe dans l’atmosph`ere et de sa production de lumi`ere Tche- renkov. Les photons optiques produits sont ensuite trait´es par une simulation compl`ete des t´elescopes (optique et ´electronique). Nous allons revenir ici sur ces deux ´etapes n´ecessaires `a la bonne compr´ehension des images r´eelles et `a la s´election des ´ev´enements γ.
10.1.1
G´en´eration de gerbes
Simuler le d´eveloppement des gerbes dans l’atmosph`ere consiste `a tenir compte des diff´erents processus qui peuvent intervenir en utilisant une m´ethode de Monte Carlo. La propagation des particules se fait par tranche d’atmosph`ere, en tenant compte pour chaque tranche des sec- tions efficaces des processus pouvant intervenir : production de paires, diffusions multiples des ´electrons, ... . L’influence du champ magn´etique terrestre est ´egalement prise en compte dans la propagation des particules charg´ees composant la gerbe atmosph´erique. Chaque particule est propag´ee individuellement jusqu’`a une interaction, une d´esint´egration ou l’arriv´ee de la parti- cule au sol.
Diff´erents g´en´erateurs de gerbes sont utilis´es au sein de la collaboration HESS : MOKKA, ALTAI, CORSIKA et KASKADE. La partie fran¸caise de la collaboration utilise ce dernier g´en´erateur pour la production des gerbes. Celui-ci a ´et´e extensivement utilis´e et compl´et´e par les collaborations CAT et CELESTE et v´erifi´e par HESS [27]. Cette ´etude a montr´e qu’apr`es application de l’ensemble des corrections, il ne reste que 2% de diff´erence entre CORSIKA et
110 CHAPITRE 10. ANALYSE DES IMAGES TCHERENKOV
KASKADE pour le nombre de photons Tcherenkov ´emis par une gerbe d’´energie donn´ee.
Pour r´eduire la taille des fichiers produits, la simulation tient ´egalement compte des effica- cit´es quantiques des PMs en fonction de la longueur d’onde des photons Tcherenkov.
10.1.2
Simulation du d´etecteur
La simulation du d´etecteur (programme SMASH) tient compte de l’ensemble de la chaˆıne : la propagation des signaux lumineux au travers du t´elescope et du miroir, la conversion en signaux ´electroniques par les PMs et le traitement de ces signaux dans l’´electronique d’acquisition. Le but est d’avoir une simulation la plus proche possible de la r´ealit´e en tenant compte des diff´erents effets mesur´es comme les r´eflectivit´es des ´el´ements optiques, pr´esent´es dans la partie d´ecrivant les t´elescopes et les cam´eras.
En sortie de simulation de gerbes, on r´ecup`ere un fichier de photons Tcherenkov dans lequel chaque photon est enregistr´e avec son origine et sa direction de propagation. Dans la suite on suit de mani`ere individuelle chaque photon jusqu’`a son arriv´ee sur la face d’entr´ee des cam´eras. La structure du miroir utilis´e dans nos simulations tient compte du positionnement r´eel de cha- cun des miroirs individuels et de leur efficacit´e de r´eflexion en fonction de la longueur d’onde des photons Tcherenkov. Un effet global d’ombre est ´egalement appliqu´e aux photons tomb´es sur les miroirs et r´efl´echis pour tenir compte de l’ombre port´ee par la cam´era et les poutres de soutien. Le passage au travers des cˆones de Winston tient compte de la r´eflectivit´e de ces derniers et de l’angle de coupure en incidence.
Pour chacun des photons arrivant sur la cam´era, on d´etermine le pixel touch´e et son temps d’arriv´ee. Avec ces deux informations et en tenant compte du temps de mont´ee des signaux dans les comparateurs ´electroniques, on forme le signal de d´eclenchement. Si l’´ev´enement d´eclenche la cam´era, on calcule les charges dans les deux voies d’amplification. Les param`etres d’´etalonnage choisis pour le calcul de charges sont ceux d’une acquisition de r´ef´erence. Ceci nous permet de faire nos simulations en se basant sur des conditions exp´erimentales r´eelles, avec notamment la pr´esence de pixels non op´erationnels.
10.1.3
Surface de collection
On d´efinit la surface de collection d’un d´etecteur Tcherenkov comme ´etant la surface moyenne sur laquelle une gerbe initi´ee par un gamma va d´eclencher le syst`eme (surface au d´eclenchement) ou passer les coupures d’analyse (surface dans les coupures). Dans ce dernier cas, la surface va d´ependre ´evidemment de l’analyse et des coupures choisies.
On obtient ces surfaces de collection `a partir de simulations de gerbes `a ´energies fixes (dans notre cas par pas logarithmique de 0,2 en ´energie entre 30 GeV et 30 TeV) et pour diff´erents angles z´enithaux (pas de 0,1 en cosinus de l’angle z´enithal).
La figure 10.1 montre la surface de collection pour un t´elescope unique (partie gauche) et des conditions de d´eclenchement de cam´era de 3,5 pixels au-dessus de 5 photo´electrons (pe). La partie droite de la figure est la surface pour un syst`eme `a 4 t´elescopes avec 2 t´elescopes d´eclench´es parmi 4 et une condition de trigger de 2,5 pixels au-dessus de 4 pe.
10.2. FACTEUR DE QUALIT ´E 111