【摘要】： 羊八井國際宇宙線觀測站坐落于我國西藏高原海拔4300米的羊八井鎮(zhèn),擁有著我國著名的地?zé)崮茉?青藏鐵路從這里穿過,有通訊光纜通過。它寬闊平坦的地勢、冬無積雪的氣候優(yōu)勢、附近地?zé)岚l(fā)電廠的電力供應(yīng)、良好的通訊、生活設(shè)施,使其成為世界上最理想的高山地面宇宙射線探測基地。 坐落在羊八井的ARGO和Asγ實驗作為目前甚高能γ天文界上正在運行的宇宙線地面陣列探測實驗,擁有著高海拔、良好的后勤支持等優(yōu)勢地位,已經(jīng)運行了20多年了。由于探測器面積小、不能有效地排除本底事例,該實驗在γ射線探測靈敏度上,總是略低于同時期的契倫科夫望遠鏡,未能充分發(fā)揮高海拔觀測站在大視場、不間斷巡天掃描觀測的巨大潛在優(yōu)勢。 LHAASO是計劃在羊八井建立的一個大型超復(fù)合地面粒子探測器陣列,覆蓋面積達1平方千米,利用光子、強子引起的簇射中的μ子含量不同,有效地排除本底事例,以期大幅提高靈敏度,改變目前的被動局面。LHAASO的兩個子陣列:電子探測器陣列、μ子探測器陣列復(fù)合成的陣列稱為KM2A陣列。本文基于對LHAASO的前期預(yù)研,通過模擬KM2A陣列對30TeV以上的γ源的靈敏度,來估計陣列的性能。 本文大體可以分為以下幾個部分: 第一章介紹了宇宙線的背景知識,包括宇宙線的早期研究、宇宙射線的成分以及能譜、幾種探測宇宙線的方法以及宇宙線的研究現(xiàn)狀。 第二章介紹了LHAASO的基本情況、科學(xué)目標(biāo)以及基礎(chǔ)設(shè)施。包括目前地面陣列的局限性、建設(shè)LHSSAO的必要性、計劃建設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施等。 第三章介紹了LHAASO對30TeV以上的γ源的靈敏度模擬方法以及模擬結(jié)果。包括模擬廣延大氣簇射使用的CORSIKA軟件包、LHAASO-KM2A使用的兩種探測器:電子探測器、μ子探測器以及兩種探測器陣列的布局、判選條件的選擇、陣列的有效面積、角分辨的計算方法及結(jié)果、靈敏度的模擬結(jié)果、γ/p分辨的方法以及結(jié)果,并給出了KM2A的靈敏度曲線。 第四章討論了KM2A對30TeV以上γ源的靈敏度模擬結(jié)果,展望了未來LHAASO能對γ天文和宇宙線物理做出的貢獻。
【圖文】：

早在一百多年前，人們就發(fā)現(xiàn)了宇宙線，但是對宇宙線的起源，人們至今都沒有弄清楚。大多數(shù)宇宙線粒子在進入地球大氣層之前，已經(jīng)跋涉了很長的距離，在傳播的過程中，它們不斷與星際物質(zhì)發(fā)生碰撞，衰變成其他粒子。其中帶電粒子在穿過星際磁場和行星際磁場時，受到偏轉(zhuǎn)作用而改變方向。中性且壽命長的粒子如光子等，不受磁場的影響，這些粒子攜帶著關(guān)于它的起源以及傳播過程中的相互作用等信息，是目前人類能獲得的唯一的太陽系外的物質(zhì)樣品。研究宇宙線，，對人們了解宇宙有著不可或缺的作用。1.1 宇宙線的概述天體源不斷的向外輻射高能粒子，主要是高能電子、光子（γ 射線）和核子。這些粒子經(jīng)過漫長的跋涉，與星際氣體的空氣核相互作用產(chǎn)生粒子流，這些粒子流進入地球大氣層，與空氣核相互作用產(chǎn)生次級粒子，次級粒子再與空氣核作用產(chǎn)生三級粒子，并這樣發(fā)展下去，產(chǎn)生更多次級粒子，直到次級粒子的平均能量接近某些臨界值。此時次

首次使用衛(wèi)星上的探測器發(fā)現(xiàn)了γ 射線[6]。1.1.2 宇宙線的基本特征目前觀測表明，初級宇宙線的成分主要是極化了的核子和原子核。TeV 能區(qū)測得的宇宙線成分是：質(zhì)子約占 79%、α 粒子（氦核）約占 14%，其它重核約占 5%[7]、電子約占 1%、還有不到 1%的光子和少量中微子。宇宙線的能譜可以用譜指數(shù)在 2.5~3.2 之間的負冪率譜來描述： γdN / dE∝ E（1）其中 N 是粒子數(shù)，E 是宇宙線的能量，γ 是能譜指數(shù)[8]。從圖 1.2 中可以看出能譜有一些明顯的特性：
【學(xué)位授予單位】：河北師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：P172.4

【參考文獻】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 劉茂元;利用羊八井ARGO實驗研究宇宙線大尺度各向異性[D];河北師范大學(xué);2009年

本文編號：2563687