雷暴期间次级宇宙线粒子强度瞬时变化研究

雷暴期间大气电场强度变化及其伴随的宇宙线粒子增长的研究,对于理解大气电场对宇宙线次级粒子的加速机制具有极其重要的意义.2006年4月至8月期间,西藏羊八井宇宙线观测站记录到了20多次雷暴事件.分析了雷暴期间,ARGO实验scaler模式下次级宇宙线计数与大气电场之间的相关性.结果显示,雷暴期间大气电场剧烈变化时,多重数n=1,2的次级宇宙线计数率有明显增长,增幅在1%～9%之间,然而n=3,n≥4的次级宇宙线计数率增长不明显,甚至没有增长.该结果为进一步研究雷暴期间大气电场对次级宇宙线的加速机制打下了基础.

雷暴电场对LHAASO观测面宇宙线次级光子的影响

LHAASO实验利用到达探测器的宇宙线次级粒子来获取原初宇宙线信息,而次级粒子中成分最多的是光子.雷暴期间,大气电场会影响次级带电粒子,进而改变地面光子信息.本文利用Monte Carlo方法,模拟研究了近地雷暴电场对LHAASO观测面次级光子的影响.模拟中使用了一个厚度均匀、方向垂直于地面的电场模型.结果表明,雷暴电场中光子的数目和能量变化显著,且依赖于电场强度.当电场为-1000 V/cm时,光子数目增加23%,能谱变软,当能量小于2 MeV时,数目增加超过29%.当电场为1700 V/cm时,光子数目呈指数增长,达到279%,能谱相较于-1000 V/cm变得更软,当能量小于2 MeV时,数目增加超过361%,符合相对论电子逃逸雪崩机理.这些变化主要源于电子被大气电场加速,数目增加(-1000 V/cm中增加65%,17000 V/cm中增加992%),能谱变软.同时,高能自由电子通过轫致辐射产生光子,导致光子的数目和能量也发生变化,且变化趋势与电子的一致.本模拟结果有助于理解雷暴期间LHAASO实验数据变化特点,并为大气电场加速宇宙线次级带电粒子的物理机制提供信息.

ARGO-YBJ实验“Scaler模式”计数的气象效应

对中意合作西藏ARGO-YBJ实验"Scaler模式"下次级宇宙线计数的气象效应进行了讨论,计算了计数率与大气压强、室外温度、大气电场及实验大厅内温度、湿度等5个气象参量的偏相关系数。结果表明,大气压强与次级宇宙线计数有很强的负相关,与室外温度也有一定的负相关,而实验大厅顶部的大气电场与实验记录的次级宇宙线计数基本没有关联。另外,实验大厅内温度也是影响次级宇宙线地面测量的一个重要因素,实验大厅内的湿度也有一定影响。随着符合多重数的增加,实验大厅内温度和湿度的影响变得不再重要。另外,对次级宇宙线计数率进行了多参量的气象效应修正。结果表明,这种修正是可靠的,为进一步利用ARGO-YBJ实验"Scaler模式"下的实验数据进行各种物理分析打下了基础。