ARGO实验中“膝”区原初宇宙线成分分辨方法研究

发布时间：2021-10-30 15:58

　　宇宙线（来自宇宙空间的质子和原子核）的能谱遵循负幂律:dN╱dE∝E^γ,但在能量约为4 PeV附近,宇宙线的全粒子能谱有明显的拐折,幂指数由γ≈-2.7变为γ≈-3.1,形成所谓的“膝”结构,对应的能区称为“膝”区。虽然实验上已经观测到这一结构,但是它的成因还不能确定。为解释宇宙线能谱的这一特殊结构,人们提出了多个理论模型。某些模型认为,“膝”结构起因于宇宙线的加速和传播过程,是宇宙线能谱的内禀特性;而另外一些模型认为,在超高能下新的强相互作用机制的出现导致了“膝”区的形成。大多数的理论模型可很好地解释实验所观测到的宇宙线全粒子能谱,但所预言的“膝”区宇宙线各个分成分的能谱却存在着很大的差异。因此在实验上精确测量“膝”区原初宇宙线的分成分能谱对于了解甚高能宇宙线的起源、加速和传播机制具有重要的意义。由于宇宙线流强随能量急剧下降,超高能的宇宙线粒子已经不能通过高空气球实验或卫星实验来进行直接观测,只能利用位于地面的探测器阵列通过广延空气簇射（Extensive Air Shower,EAS）过程进行间接的测量。如何有效地区分由不同的原初宇宙线粒子所引起的空气簇射是利... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：博士

【部分图文】：

羊八井ASY实验所得质子能谱并同其他实验相比较

逐事例的原初成分分辨，获得了原初质子的能谱和原初轻核(Proton州e)，重核(质量数>He)成分的能谱。由图1.3可以看出质子能谱在几百TeV时己经开始拐折，而不是在“膝”区才拐折。由图1.4可以看出重核成分在“膝”区总粒子数中占50%以上，并随着能量增加比例越来越大，“膝”区成分以重核为主。

文献[14]应用两种最常用的强相互作用模型(QGsJET，SIBYLL)针对KASCADE实验环境作了细致的模拟之后，通过分析所观测到的电子数和p子数的二维频率谱，得到了各成分组的能谱。对应两种模型的结果如图1.5，1.6所示:︸l·食·l月侧刊川门川州曰州川川刀·奋节rt漏署左!幸士Y111!lj︸巧‘奋了‘石曰沐.︸O备去!l。﹄奋甲..卜、议切灿、、、、、，j!口6及左了()I..……，二派，份色卜，、，啥乎、匆飞飞淘夕一.!…﹁晰川m心.llse.I...‘Uwees，·.;11!‘，.;;!，踌漂、


本文编号：3467014