Dit proefschrift onderzoekt ultra-hoogenergetische kosmische straling, deeltjes uit de ruimte met de hoogste energie ooit gemeten. Deze deeltjes kunnen ons veel vertellen over het universum en deeltjesfysica. Helaas zijn de bronnen en de manier waarop deze deeltjes hun energie krijgen nog onbekend.
Kosmische straling bestaat uit atoomkernen die met enorme energie op de atmosfeer botsen. Hierdoor ontstaan nieuwe deeltjes die op hun beurt weer nieuwe deeltjes creëren, waardoor een stortbui van secundaire deeltjes ontstaat. Het Pierre Auger Observatorium vangt deze stortbuien en maakt gebruik van telescopen en waterbakken om ze te detecteren.
In dit proefschrift is een nieuwe methode ontwikkeld die gebruikmaakt van het tijdsafhankelijke signaal gemeten met de waterdetectoren. Hiermee kan het punt in de atmosfeer waar het aantal deeltjes het grootst is (Xmax) worden bepaald, wat een maat is voor de massa van het deeltje. Deze methode onthult dat bij de allerhoogste energieën de gemiddelde massa van de kosmische deeltjes toeneemt met de energie.
Het accuraat meten van Xmax met de waterdetectoren is een goede stap in de richting van het identificeren van het type kosmische deeltje. Deze ontwikkeling zal bijdragen aan het lokaliseren en begrijpen van de astrofysische bronnen van ultra-hoogenergetische kosmische straling.
Mart Pothast (1991) studeerde natuur-en sterrenkunde aan de Universiteit van Amsterdam, waar hij zijn masterdiploma behaalde in 2018 met de focus op astrodeeltjesfysica. Zijn masterthesis 'Gamma Rays as Probes of Cosmic-Ray Diffusion Throughout the Galaxy' kreeg de Pieter Zeemanprijs voor beste natuurkundescriptie uit Amsterdam. In 2018 begon hij zijn promotieonderzoek aan de Radboud Universiteit Nijmegen onder begeleiding van prof. dr. Charles Timmermans en prof. dr. Sijbrand de Jong. Dit proefschrift presenteert zijn bevindingen.