【摘要】：1912年,Hess乘坐熱氣球,發(fā)現(xiàn)了宇宙線,由此拉開了關(guān)于宇宙線研究的序幕。而宇宙線的三個基本問題:起源、加速和傳播,至今仍然沒有明確的定論。位于西藏羊八井宇宙線觀測站的ARGO-YBJ實驗和ASγ實驗,經(jīng)過長期的運行,都積累了很大統(tǒng)計量的觀測數(shù)據(jù)。本文介紹了聯(lián)合ARGO-YBJ實驗與ASγ實驗數(shù)據(jù)對高能宇宙線大尺度各向異性的研究。綜合多家實驗的觀測結(jié)果發(fā)現(xiàn),宇宙線大尺度各向異性隨著能量的演化具有明顯的變化。在十幾個TeV能段,在赤經(jīng)50°-100°之間,各向異性有一個明顯的超出結(jié)構(gòu),在赤經(jīng)150°-250°之間,各向異性有一個明顯的缺失結(jié)構(gòu),Nagashima等人將這兩個各向異性結(jié)構(gòu)分別稱之為“Tail-in”結(jié)構(gòu)和“Loss-cone”結(jié)構(gòu)。當(dāng)能量升高到50TeV時,“Tail-in”結(jié)構(gòu)逐漸消失不見。有研究推測,“Tail-in”的形成起源于銀河系,“Loss-cone”的形成起源于河外星系,因此“Tail-in”結(jié)構(gòu)所對應(yīng)的能量相對較低,當(dāng)能量逐漸升高時,“Tail-in”結(jié)構(gòu)消失。各家試驗表明,能量在100TeV附近時,各向異性結(jié)構(gòu)的分布會有一個明顯的變化,但具體為什么發(fā)生如此變化以及具體是如何變化的,還沒有一個明確的定論。ARGO-YBJ實驗從2006年開始運行,到2013年停止運行,具有全天候、高海拔、寬視場和能閾低等優(yōu)點,本工作選擇的是從2008年到2012年五年的完整數(shù)據(jù);ASγ實驗從1990年建成至今,積累了大量的有效數(shù)據(jù),本工作選擇的數(shù)據(jù)是Tibet-III期陣列,從2000年到2010年十一年間的數(shù)據(jù),運行時間長,積累的數(shù)據(jù)量也更多。本文介紹了聯(lián)合ARGO-YBJ實驗和ASγ實驗觀測數(shù)據(jù)對宇宙線對各向異性的分析結(jié)果以及討論:第一章主要是對宇宙線大尺度各向異性的背景進行介紹,包括最新的研究進展。第二章主要介紹了ARGO-YBJ實驗和ASγ實驗的基本情況以及其探測原理和數(shù)據(jù)的模擬和篩選。第三章主要介紹了分析宇宙線各向異性的三種研究方法。第四章主要介紹了基于等天頂角的背景估計方法對ARGO-YBJ實驗數(shù)據(jù)以及ASγ實驗數(shù)據(jù)高能部分進行的分析。對能量在100TeV附近的事例進行了細致的研究。之前的研究結(jié)果顯示,“Tail-in”結(jié)構(gòu)在50TeV時開始消失,在100TeV時各向異性的結(jié)構(gòu)發(fā)生了一個明顯的變化。而在100TeV附近,由于能量較高,事例數(shù)比較少,所以此項工作是分別選擇ARGO-YBJ實驗和ASγ實驗高能部分的事例進行分析,這些事例的中值能量大約為100TeV,聯(lián)合兩個實驗的實驗數(shù)據(jù)以此來提高實驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計量。在分析中可以看出,兩個實驗在100TeV時的分布并不很一致。在將兩個實驗的事例加起來,共同去觀察100TeV的各向異性分布時,可以發(fā)現(xiàn),各向異性的分布與其他實驗的結(jié)果還是比較一致的,“Tail-in”結(jié)構(gòu)基本已經(jīng)消失,超出結(jié)構(gòu)與缺失結(jié)構(gòu)的位置已經(jīng)出現(xiàn)變化的趨勢,在右側(cè)的區(qū)域已經(jīng)出現(xiàn)了一個超出結(jié)構(gòu)。但是值得注意的一點是,在赤經(jīng)30°-100°,赤緯20°-80°的范圍內(nèi),有一塊并不明顯的缺失結(jié)構(gòu),這就說明在缺失結(jié)構(gòu)的位置發(fā)生變化的過程中,高緯度部分率先出現(xiàn)缺失結(jié)構(gòu)。最后第五章主要是對本工作的總結(jié),以及對宇宙線各向異性研究未來前景的預(yù)期,并且交代了后續(xù)的一些工作。
【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】：2019
【分類號】：P159;P172.4
【圖文】：

圖 1.1 太陽系繞銀河系中心旋轉(zhuǎn)究了高能部分的宇宙線大尺度各向異性的分布。低能部分宇晰明確，宇宙線高能部分的分布情況在之前的研究中雖然也，具體的分布情況還不明確。本文通過聯(lián)合 ARGO-YBJ 實驗統(tǒng)計量，來研究高能部分宇宙線大尺度各向異性的分布情況宙線觀測實驗有建立在南極的 Ice-Cube 和 Ice-Top 實驗，在北半球，有西驗和中意合作的 ARGO-YBJ 實驗，美國新墨西哥州的 MILA的 HAWC 實驗等。由于探測手段和探測效率的不同，能量出的結(jié)果會有略微的差異。的 HAWC 實驗，是高海拔的水切倫科夫伽馬射線探測陣列

大氣中的宇宙射線空氣簇產(chǎn)生的。這些大氣介子構(gòu)成了中微子分析的大背景，也提供利用冰立方作為大型宇宙射線探測器的機會。位于地面的大氣簇射陣列由 81 個地面組成，每個站有兩個不透光的水箱，托管兩個 DOM。地面陣列的觸發(fā)率約為 30HZ，量的觸發(fā)閾值約為 400TeV。從 2009 年 5 月到 2015 年 5 月，Ice-Cube 中微子探測器集了 3180 億個事例，地表的探測器陣列收集了 1.7 億個高能事例。1.3 大尺度各向異性的研究進展本文著重研究了在恒星時周期下大尺度各向異性的分布。所謂恒星時，就是地球相于恒星的自轉(zhuǎn)周期為基準的時間計量系統(tǒng)，因此，在恒星時周期下，體現(xiàn)了宇宙線流在更大尺度宇宙空間的方向依賴性。在低能端（＜1013eV），北天區(qū)恒星時各向異性布呈現(xiàn)一個雙極結(jié)構(gòu)，如圖 1.2，這是 ASγ在 2006 年公布的實驗結(jié)果[14]，中值能量為TeV，圖 1.2（a）是從 1997 年到 2001 年的實驗結(jié)果，圖 1.2（b）是從 2001 年到 2005

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 黃永年;太陽宇宙線源物質(zhì)的高色球?qū)幽Ｊ胶椭仉x子豐度過量機制的探討[J];空間科學(xué)學(xué)報;1987年03期

2 焦善慶;粒子天體物理學(xué)研究進展[J];大自然探索;1992年04期

相關(guān)重要報紙文章 前1條

1 本報記者 齊芳;“悟空”的發(fā)現(xiàn)意味著什么[N];光明日報;2017年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 梁羽佳;聯(lián)合ARGO-YBJ實驗和ASγ實驗對高能宇宙線大尺度各向異性的研究[D];河北師范大學(xué);2019年

本文編號：2717174