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.

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．

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。

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。

利用羊八井宇宙线EAS阵列寻找10Tev能区的γ暴

羊八井一期实验是利用49个闪烁体探测器及相应的电子学数据采集系统对CygX—3HerX—1Creb等北天高能天体可能的10Tevγ流发射进行研究。特别是对10Tevγ流及γ暴的寻找有了新的进展。

简单重心法快速重建大EAS芯位

簇射芯位重建是基于地面的宇宙线观测实验的关键工作之一.利用广延大气簇射(EAS)和探测器蒙特卡洛模拟程序,模拟超高能原初宇宙线粒子质子和铁核成分产生的簇射前沿在探测器阵列的分布行为,根据模拟数据,分析了击中数最大探测器灵敏单元与簇射芯位的关系,以及重心法重建簇射芯位的精度,结合二者的特点,提出简单重心法重建簇射芯位,初步研究表明,该方法可快速重建EAS芯位,并使芯位重建精度提高到1 m.

怀柔EAS阵列微机在线数据处理系统简介

一套以国产材料和元器件自行研制的用于探测和研究超高能宇宙射线的阵列设备已于1988年春在北京怀柔站投入运行。该设备包括53个大面积大动态粒子探测器。(覆盖面积10500m^2)以及其专用电子学监测记录的微机在线多点数据自动采集系统(示于图1)。它经受住了长期日夜不停的野外运行考验。

重建EAS膝区事例初能的一种新方法

重建原初宇宙线粒子的能量是基于地面宇宙线观测实验的关键工作.这一工作体现了高海拔和全覆盖两大突出的地面实验特点,利用广延大气簇射(EAS)和蒙特卡罗模拟程序,以及设置在高海拔的地面全覆盖探测器阵列,记录膝区宇宙线粒子质子和铁核成分产生的次级粒子信息,给出了对事例初能的重建方法.

利用闪烁探测器对单位立体角内EAS强度与天顶角的关系进行的研究

宇宙射线是宇宙中天体演化高能过程中的产物,能帮助人类解开许多未解之谜。笔者于2016年11月2日的"国际宇宙日"之前完成了全球中学生相同题目的宇宙射线实验,并在国际视频会议上宣讲了高质量的论文。笔者利用东直门中学楼顶上的宇宙射线探测器阵列,对单位立体角内广延大气簇射(EAS)强度与天顶角的函数关系展开研究。本文介绍了本实验的原理、装置、过程、数据处理和结果讨论。该论文已编入了会议文集,成为提交"国际宇宙日"的第一篇中国大陆中学生的论文。

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.

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．

宇宙线质量测量简述

宇宙线的起源和传播是当今宇宙线研究领域的基本问题之一。对“膝”区宇宙线成分及能谱的研究是解决这一基本问题的途径之一。目前,“膝”区宇宙线的测量只能通过地面探测器阵列测量宇宙线在大气中引发的广延大气簇射来实现。与空间实验相比,地面实验面临成分鉴别能力差、能量重建误差大等难题。文章总结了国内外宇宙线地面实验对宇宙线成分的测量方法、结果及其面临的困难,并对国内LHAASO实验在宇宙线质量测量方面进行了展望。

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.