超高能宇宙线广延大气簇射(EAS)观测阵列事例重建的研究

通过认真分析影响ＥＡＳ事例重建精度与速度的种种精细因素，采用适当的算法（如改进的单纯形法与变度量最优化算法等），设计、编制了具有一定通用性的ＥＡＳ阵列事例重建程序ＥＡＳＦＩＴ。北京怀柔ＥＡＳ阵列［１］采用ＥＡＳＦＩＴ后，改善了阵列综合测量精度与参数离线重建速度（提高速度１００倍左右），并得到了该ＥＡＳ阵的一些重要的物理结果（如“ｋｎｅｅ”区能谱等）。

怀柔广延大气簇射探测阵列

本文介绍了1988年投入运行的怀柔广延大气簇射(EAS)阵列的设备构成、工作原理、性能指标及原始数据的记录处理方式。各种检验和首批EAS观测数据表明,该阵列可有效地用于对能量在10^(15)—7×10^(16)eV范围的EAS的探测和研究。

对宇宙线广延大气簇射erenkov光的计算机模拟

结合高能宇宙线广延大气簇射研究的需要研制了能够模拟广延大气簇射的强子成分，电磁成分和ˇＣｅｒｅｎｋｏｖ 光的Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ 软件。模拟程序的建立不仅能够针对梁王山阵列的实验结果进行相关的物理分析，而且具有共通性，可提供其它广延大气簇射实验产生对照的模拟样本。

西藏大学广延大气簇射阵列

西藏大学建立的广延大气簇射实验阵列,采用了中日合作羊八井广延大气簇射阵列数据采集系统的核心技术,对西藏大学今后宇宙线研究学科的人才培养和项目开展将起到非常重要的作用。

膝区宇宙线广延大气簇射次级成分的特征

膝区反映了银河系宇宙射线源加速粒子能力的极限或银河系对宇宙线束缚能力的极限,分成分能谱的测量是理解膝区物理的重要手段,而宇宙线的成分鉴别和能量重建精度是分成分能谱测量的基础.本文通过CORSIKA软件模拟了不同原初成分的膝区宇宙线的广延大气簇射,对不同次级成分(包括正负电子、伽马射线、缪子、中子和切伦科夫光子)的宇宙线能量重建精度和鉴别能力进行了研究.结果表明:在膝区能段使用次级粒子中的电磁粒子(电子、伽马射线和切伦科夫光)进行能量重建精度较好,其中对于质子,能量重建精度约为10%—19%;对于铁核,能量重建精度约为4%—8%.对于原初宇宙线的鉴别能力,缪子粒子数密度在低能段(约100 TeV)和高能段(约10 PeV)的鉴别能力均最好,在低能段正负电子和伽马射线横向分布形状的年龄参数的鉴别能力较好,在高能段中子的粒子数密度的鉴别能力较好.本文还对使用EPOS-LHC和QGSJet-Ⅱ-04强相互作用模型模拟的不同次级粒子成分的横向分布差异进行了研究.结果表明正负电子、伽马射线和切伦科夫光在距簇射轴垂直距离大于20 m的区域内,差异在5%以内,缪子的粒子数在距簇射轴垂直距离大于100 m的区域内,差异在5%以内,而中子成分的粒子数更依赖于强相互作用模型,两种强相互作用模型的差异大于10%.该研究可为地面膝区能段宇宙线实验的能量重建和成分鉴别时次级成分的选取以及探测器类型的选取提供参考.

高海拔地区广延大气簇射过程模拟与分析

研究了初始高能质子和电子入射条件下的广延大气簇射,当高能质子与电子穿越大气层时与大气组分发生相互作用,产生次级粒子,次级粒子能量足够高时会在向下飞行时再次发生碰撞,产生新的次级粒子,从而形成级联簇射.由于宇宙线初始能量极大,甚至可达1020 eV,故其经广延大气簇射过程到达地表时粒子可能对地表电网等设施造成恶劣影响,因而该现象越发引起研究者的重视.利用蒙特卡洛方法模拟分析了到达高海拔近地观测面的簇射射线中所包含的主要粒子种类、各种类粒子所占份额及其横向分布情况.所得模拟结果为进一步分析其对高海拔地区高压电网及敏感电气设施的安全防护奠定理论基础.

利用羊八井广延大气簇射阵列探测来自壳型超新星遗迹G40．5-0．5的TeV γ射线发射

利用羊八井广延大气簇射阵列从2000年10月到2001年9月的数据,对壳型超新星遗迹 G40．5-0．5可能的TeV γ射线发射进行了探测．用对扩展源的二维分析方法发现一个最高超出为 4．4σ的天区,EGRET不明源GeV J1907+0557非常接近这一最高超出天区的中心．

基于Monte Carlo模拟的宇宙线簇射发展研究

采用CORSIKA中的QGSJET强相互作用模型产生Monte Carlo的EAS事例样本,让所有Monte Carlo事例通过探测器阵列,形成Monte Carlo的观测事例样本。结果证实:通过研究宇宙线高能族事例发展,可以得到较理想的朝前区强子相互作用信息,从而能够有效的对目前正在使用的各种唯象模型的朝前区强子作用性质从TeV能区进行检验。

将科学研究融入大学物理教学的探讨--以宇宙射线研究为例

科学研究与教学工作相辅相成,互相促进,文中我们依托宇宙线教育部重点实验室,结合多年来从事大学物理教学工作及西藏宇宙射线实验研究的经验,将大学物理中的粒子作用、光电效应、康普顿散射与宇宙射线科学研究的相关知识进行了融合。虽然目前宇宙射线并未全面进入教育视野,但宇宙射线研究是物理界非常重要的一项课题,为人类认识粒子及宇宙起着非常重要的作用。如果将两者有机融合,既能激发学生学习大学物理的兴趣,为大学物理教学打开新窗口与对接接口,又可以同时宣传宇宙射线知识,使大学本科生了解宇宙射线,为拔尖学生的培养开创新的渠道。

宇宙射线研究和羊八井ARGO实验的简要介绍

2012年是宇宙线发现100周年。本文简单介绍了宇宙线的发现历史和对其进行探测的主要实验方法和手段,并对代表性的重要物理结果作了描述。最后,从中国的特点出发详细介绍了ARGO-YBJ实验。

多参量分析法在γ射线与强子分辨中的应用

利用TMVA软件包所提供人工神经网络方法进行了多参量的分析,实现对γ射线和强子簇射的分辨.测试结果表明,在对强子簇射的排斥率达到75%的条件下,对γ射线簇射的挑选率可达到80%以上,最高品质因子为2.06.

基于地面粒子探测器阵列的一种新芯位重建方法

芯位重建是地面宇宙线探测实验开展物理分析的前提和基础。基于广延大气簇射(Extensive Air Shower,EAS)的对称性,结合探测器的特征,提出一种新的芯位重建算法——椭圆拟合法,用于模拟数据的芯位重建并与重心法对比。对于能量大于1 TeV的芯内宇宙线质子事例,芯位分辨率小于5 m,明显优于重心法;对于临近阵列边界20 m范围内能量大于1 TeV的事例,芯位分辨率小于10 m,与传统方法相比有显著优势。由于该方法能够在保证精度的前提下重建边沿事例和部分芯外事例,极大地增大了事例利用率,对于1~10 PeV质子事例的探测器阵列面积利用率比重心法增大1倍左右。

我国4300 m高度上的高能宇宙线研究

随着γ射线天文学的兴起,10年前在西藏高原海拔4300 m的羊八井谷地,出现并成长着一个国际知名的宇宙线实验站。其中日合作的ASγ阵列在国际同类实验中,首先观测到了蟹状星云的Multi-TeV稳定γ射线发射及活动星系核Mrk 501在1997年、Mrk 421在2000年的Multi-TeV γ射线强爆发,独家测出了反映太阳和行星际磁场状态的宇宙线太阳阴影的偏移并将之用于太阳活动变化的监测,利用高海拔优势及乳胶室和Burst探测器与阵列的联合实验进行了超高能宇宙线能谱和成分的研究。以高阻板探测器(RPC)地毯式阵列迈入≈100 GeV空白能区的中意合作ARGO(Astroparticle physics Research at Ground-based Observatory)计划,已进入大规模安装调试阶段。欲牢固占领Multi-GeV-TeV能区和满足对高可变、大峰流、短时标河外γ源的观测所需的高海拔巨型大气契仑可夫光成像望远镜计划5@YorG,也正在酝酿之中。

无限风光在险峰──为羊八井宇宙线观测站建成五周年而作

羊八井宇宙线观测站建立五年来，其难得的自然和社会条件与适当的技术和规模相结合，调动高山优势，开创了宇宙地面的新局面，本文着重讨论了我们如何以科学态度去宣传羊八井的科学价值，使羊八井的事业得到更多人的理解。

高海拔宇宙线观测站LHAASO概况

宇宙线发现百年以来,宇宙线起源仍然是一个谜.研究宇宙线起源主要在甚高能(VHE)伽马射线天文学和宇宙线物理学两个领域交叉展开.新一代高海拔宇宙线观测站(LHAASO)拥有高海拔、全天候和大规模优势,利用多种探测手段对宇宙线开展联合观测,大幅提升对伽马射线和宇宙线的鉴别能力.LHAASO将开展全天区伽马源扫描搜索以大量发现新伽马源,将获得30TeV以上伽马射线探测的最高灵敏度,将在宽达5个数量级的能量范围内精确测量宇宙线分成份能谱,为揭开宇宙线起源谜团给出重要判据.系统介绍了LHAASO的探测器结构、性能优势和科学目标.

大面积大动态粒子探测器

动达范围达10~4的大面积闪烁探测器已研制成功并成功地用于超高能宇宙射线的长期观测。它有好于90％的位置一致性,约4×10~4/m^2的最大可测粒子密度。本文还介绍了它的标定和使用方法,讨论了测定的可靠性问题。

一种用于EAS阵列的大面积闪烁计数器的研制

介绍了用于ＥＡＳ观测阵列的大面积闪烁计数器的结构、漫反射涂料的选取和计数器工作电压的确定及其标定．

用羊八井加密阵列数据寻找3TeV能区γ暴的初步结果

报道了用 1 996年 1 0月完成的羊八井 EAS加密阵列探测器 ( Tibet 和 HD)于 1 997- 1 998年进行的全天区观测数据 ,对 3Te Vγ暴进行寻找的结果 .发现了一批显著性明显超过 3σ、少数显著性超过

新型快速的 Blue-LED 快时间探测器标定系统

为了能够连续有规律地监测宇宙线广延大气簇射（ＥＡＳ）阵列快时间探测器和电子学系统各部分的性能随时间的变化，羊八井宇宙线ＥＡＳ实验使用了一套由ＣＡＭＡＣ－ＤＡＣ、ＴＫＯ－Ｂｕｆｅｒ、Ｂｌｕｅ－ＬＥＤ和ＬＥＤ－ａｍｐ构成的快时间探测器标定系统。该标定系统的速度快、易于扩展、引起的数据采集系统的死时间少，对于３０ＴｅＶ以上的空气簇射事例，羊八井二期阵列的角分辨可达０．５°，此外它还能监测光电倍增管周围温度的变化。

FASTBUS-CAMAC 数据采集系统在宇宙线 EAS 实验中的应用

本文以中日合作西藏羊八井宇宙线ＥＡＳ实验所使用的ＦＡＳＴＢＵＳ－ＣＡＭＡＣ混合数据采集系统为例，介绍了ＦＡＳＴＢＵＳ总线的主要特点，功能模块、控制模块以及与ＰＣ的接口功能和控制方法。