用羊八井宇宙线观测实验寻找甚高能γ暴

发布时间：2020-10-23 05:07

　　 自1967年γ射线暴(Gamma-Ray Bursts，以下简称γ暴或GRBs)发现以来，许多卫星实验和地面实验投入了γ暴的研究工作，对γ暴的时间结构、空间分布、能谱特征等取得了丰富的观测资料，但是，γ暴依旧是天文学上最神秘的现象之一。30多年来，γ暴的起源一直不清，甚至γ暴源究竟近在眼前，还是远在天边，也长期无法确定。 到目前为止，卫星探测器已观测到近3000个γ暴，结果表明γ暴的空间分布是高度各向同性的。1997年以来，许多γ暴被观测到了多波段余辉，有些还测出了其寄主星系的红移值，宇宙学起源模型逐渐流行起来。由于卫星实验受其探测器面积的限制，所探测到γ暴的能量都在30GeV以下。探测甚高能(E＞100GeV)γ暴的地面实验显得尤为重要，因为该能区的γ射线在穿过宇宙学距离时，会受到星系际空间的红外背景光子以及2.7K微波背景光子的强烈吸收，这就大大限制了对该能区γ射线的探测。如果实验中观测到了该能区的γ暴，就说明这些γ暴不可能是宇宙学距离的天文现象，将是对γ暴河内起源说的有力支持；如果探测不到，则支持了宇宙学起源模型，同时将对γ暴的产生机制和γ暴源距离下限带来重要信息。 甚高能γ暴存在吗?目前已发现的γ暴大都在keV和MeV能区，但很多理论模型预言了甚高能区的γ暴存在；在GeV能区，EGRET观测到几个与BATSE暴相符合的γ暴(其中GRB940217持续时间90分钟，有一个光子能量高达18GeV)，说明BATSE卫星观测到的γ暴常伴随着更高能量的γ暴发生；大多数γ暴的能谱是指数为2左右的幂律谱(高能端尚未见截断)，如果γ暴的能谱可延伸至TeV能区，采用大面积、高记数率的地面探测器，探测该能区的γ暴是可行的。 已有几个地面实验正致力于TeV能区γ暴的研究，如Milagro、HEGRA、Tibet ASγ等，但到目前为止仍为负结果。位于西藏羊八井(海拔4310m)的广延大气簇射阵列(Tibet ASγ array)具有其独特的地理物理优势，在同类实验装置中具有最低的观测阈能和最高的簇射计数率，尤其是羊八井三期阵列的阈能降至1.5TeV、记数率已达680Hz，用其来寻找TeV能区的γ暴具有很多优势。 本文利用羊八井ASγ三期阵列(1999年11月18日到2002年7月6日)的重建数据(约1.45×10~(10)个事例)进行了TeV能区γ暴的全天区独立寻找，得到候选γ暴由本底涨落导致的最小几率约为7.2×10~(-12)；同时也与卫星γ暴在空间和时间上进行了TeV能区γ暴的符合寻找，候选γ暴由本底涨落导致的最小 西南交通大学硕土研究生学位论文 第11页 几率约为7．SX10＼但考虑到试验次数，其超出均在统计涨落误差范围内，不 足以被确认为Y暴。本文对上述结果进行了置信水平为95％的流强上限估计，约 为 10I～10－’ph＊m’S－‘ 本文通过Monte Carlo模拟估算了羊八井ARGO实验（全覆盖式地毯实验） 对 E＞10GeV能区 Y暴的灵敏度，得出 ARGO实验所需要的最低流强（定义 Y暴的 发现标准是 5 o）约为 sxlo”勺h．cm’．s’。
【学位单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2003
【中图分类】：P172.3
【部分图文】：

西南交通大学硕士研究生学位论文第23页装有一个大动态范围测量粒子密度的光电倍增管，相邻探测器间的距离为30m，离中央方阵的距离也是30m，用于排除芯位偏离阵列的事例，如图4一5所示。心食Q心口OO口口DO口口D口口O口D口O口口口0000000OD口00口口O口口口口口口D口OQD口D口DDD口口口口D口口口OD口QDOOU口00口口口D口口口口口aOD口DODDD口DDD口口口n口口口口nQD口口ODDD口DDD口口DO口口口口口OD口DDDDO口OODO口D口口口口口aDD口DDDDD口口DDD口口口口口口口口DD口DODDD口DO口口口口口00口口口口口000000口000口口口口DDDD口DDDDD0DO口000口口0D口口口口口DDDOODDD口OOD口口口口口口口口O口口aOO口口口口口口口口口a口口口口口口DDDDO口DD口DDDD口O口口DD口口DDQDDDDD口DDDD口DO口口口口口DDO口口口DD口DDDOD口口口口D口口Q0000D口D口ODD口口OOD口口口口DDQOD口DO口D00口口Q口口口口口口DDDO口口DD口D口D口0口口口口口口口D口QDD口DD口DDD口口O口口口口口000Oa口口O口口DO口0DDDD口DDDDDDDDDDDD口D口口O口口O0口办OD心口口口奋口心心口000口口口O口DD0O._]1口价FTDetector(312)。FTDetector翻/D一P臼T(185)。D一Detector《36)图4一5羊八井三期阵列探测器布局平面图羊八井AsY三期阵列中三种不同类型的探测器的结构是基本相同的，只是不同的探测器配用不同的光电倍增管。闪烁体探测器主要由闪烁体、光导箱、光电倍增管和电子学系统组成，如图4一6，塑料闪烁体的面积为O‘sm，(70.7cmx70.7cm)，厚度为3Cm，放置在Ilnm厚不锈钢板制成的光导箱(其高度为SOcm)

西南交通大学硕士研究生学位论文第55页以D的全部信号，并在中心处理器的控制之下将这些信号传入电子学中心站。整个“地毯”式阵列布局如图6一4所示，由1404个RPC密集排列构成中心“地毯”，即117个局域探测器CLUSTER，其信号分别由117个电子学子站处理。外围用28个局域探测器CLUSTER(336个即C)间隔分布于“地毯”阵列的四周。电子学中心站位于“地毯”的几何中心，由控制触发和数据管理专用设备组成。控制触发设备根据各局域探测器CLUSTER在设定时间△T内，被EAS粒子击中的数目和各局域探测器CLUSTER中被击中的PAD的数目，与预设的触发条件相比较，在该数目超过预设的触发数目时，立即发出“共同停止”指令给各局域探测器CLUSTER。该指令一方面作为各TDC计算各路脉冲的时间基准;同时命令各电子学子站向电子学中心站传送全部信息
【引证文献】

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1 周勋秀,贾焕玉,黄庆,焦善庆;寻找BATSEγ暴的TeV能区伴随γ暴[J];原子核物理评论;2005年03期

2 周勋秀,黄庆;用西藏ASγ实验三期数据寻找TeV能区的γ暴[J];西南交通大学学报;2005年05期

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1 周勋秀;用ARGO实验寻找GeV～TeV能区的γ射线暴[D];西南交通大学;2009年

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1 卢兆信;利用羊八井实验数据研究天体物理爆发现象[D];西南交通大学;2007年

本文编号：2852592