利用“芯”探测器进行空气簇射轴芯区性质的研究

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宇宙线能谱的“膝”自发现以来一直备受关注，至今为止，所有的空气簇射实验都观测到了“膝”的存在。虽然“膝”的存在已毋庸置疑，但对于“膝”的位置、形状，特别是关于“膝”能区初级宇宙线粒子成分的争论一直都没有停止过。通常，我们把宇宙线能量在1015eV～1016eV这一能区称为“膝”区。对于膝能区的宇宙线测量，现在基本上是靠地面实验。不同实验之间对于“膝”区全粒子谱的测量尚存在一定差异，各家实验之间能量重建存在17％的偏差，在误差范围内各家实验得到的全粒子谱是基本一致的。不过，对于“膝”区宇宙线单成分能谱的测量却大不相同，即使同一家实验采用不同实验装置记录不同观测量时，也对“膝”区成分报道了多种互不一致的结论。因此，宇宙线“膝”区成分问题仍然是宇宙线实验物理研究中争论的热点问题之一。
　　宇宙线“膝”区成分问题，关系到高能宇宙线的起源，加速和传播，是宇宙线物理中的重要问题之一；还有可能关系到高能粒子相互作用的新粒子、新现象，此问题的研究具有重要的粒子物理意义。从宇宙线“膝”区物理的研究现状来看，“膝”区各单成分能谱的测量，相对来说比较复杂，也很不一致。因此有必要求得“膝”区原初宇宙线各单成分的能谱，所以我们提出的空气簇射“轴芯”探测器方案。
　　实验组于2011年1月，在西藏羊八井成功安装了覆盖面积大约500平方米的“芯”探测器(YAC-Ⅱ)阵列，它位于广延大气簇射阵列Tibet-Ⅲ中心附近，并将与Tibet-Ⅲ联合运行，YAC-Ⅱ阵列于2011年8月开始正常运行与取数。其主要物理目标是：鉴别宇宙线“膝”能区的核种成分。YAC-Ⅱ阵列共有124台探测器单元组成，每台探测器之间的间隔为1.875m，每台探测器面积为0.4平方米，由铅板和闪烁体探测器组成。每台闪烁体探测器有两支高，低增益的光电倍增管，能够测量的动态范围是，1个粒子到106个粒子。
　　最后，本文完成了对YAC-Ⅱ阵列原始实验数据的重建，并求得了空气簇射轴芯区的一些物理特征参量，这些参量能够反映宇宙线高能轴芯区的性质。本文还对探测器的运行及其性能进行了评价，证明了YAC-Ⅱ实验能够顺利实现其物理目标，保证了实验的顺利进行和正常取数。在工作中积累了一些有用的经验，也探索到了一套较为成熟的数据重建的方案。

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作者
李万杰;
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作者单位

西南交通大学;

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授予单位西南交通大学;
学科理论物理
授予学位硕士
导师姓名张星辉;
年度 2012
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类宇宙线;
关键词
宇宙线; 空气簇射; 膝能区; 芯探测器阵列; 原始实验数据;

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