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一个宇宙线广延大气簇射模拟模型

湘潭大学自然科学学报 1997年第3期19卷 43-45页

作者：王春华孙洛瑞湘潭大学自动化与电子工程系湘潭411105 郑州大学物理系郑州450052

建立了宇宙线广延大气簇的MonteCarlo模拟的模型，应用该模型模拟出一定能量的初级粒子在观测平面产生的次级电子数．与郑州阵列的实验数据相比较，模拟值与实验结果相符合．该模型可靠，可以用来进一步分析阵列的实验数据．

关键词：宇宙线簇射大气簇射模拟模型

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宇宙射线大气簇射数值模拟的模型依赖

西华师范大学学报（自然科学版） 2011年第4期32卷 336-339页

作者：兰小刚代伟西华师范大学物理与电子信息学院四川南充637009

利用CORSIKA模拟宇宙射线大气簇射过程,通过分析簇射产生次级粒子多重数分布以及簇射纵向发展情况,讨论了宇宙射线大气簇射数值模拟对强子相互作用模型的依赖情况.结果表明,在部分低能区数值模拟结果与实验观测结果吻合较好;但是在部分... 详细信息

利用CORSIKA模拟宇宙射线大气簇射过程,通过分析簇射产生次级粒子多重数分布以及簇射纵向发展情况,讨论了宇宙射线大气簇射数值模拟对强子相互作用模型的依赖情况.结果表明,在部分低能区数值模拟结果与实验观测结果吻合较好;但是在部分高能区,数值模拟结果与实验结果存在明显差异.

关键词：宇宙射线大气簇射数值模拟模型依赖

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宇宙线大气簇射中射电偏振特征的研究

宇宙线大气簇射中射电偏振特征的研究

作者：孙志豪中国科学技术大学

学位级别：硕士

宇宙线是源自外太空的高能粒子。理解它的起源、加速以及传播等问题对于高能天体物理的研究至关重要。在地面宇宙线实验中,大型地面射电阵列是一种重要类型。该阵列通过探测广延大气簇射产生的射电信号,能够准确重建原初宇宙线的方向和... 详细信息

宇宙线是源自外太空的高能粒子。理解它的起源、加速以及传播等问题对于高能天体物理的研究至关重要。在地面宇宙线实验中,大型地面射电阵列是一种重要类型。该阵列通过探测广延大气簇射产生的射电信号,能够准确重建原初宇宙线的方向和能量等相关信息。而且,射电阵列具有低成本、易扩展、全天候工作以及测量簇射演化全过程等优点。因此,它已成为宇宙线探测领域的重要研究方向之一。然而,射电探测技术也面临着许多挑战,特别是在自触发阵列的技术实现方面。其中,持续存在的低振幅噪声如银河系背景噪声决定了射电阵列触发的阈值。此外,高振幅噪声,例如由飞机、变电站等背景源产生的,会导致射电阵列误触发。这些因素导致射电阵列的自触发变得困难。同时,噪声也会通过天线响应耦合到最终的观测数据中,对于正确重建射电信号的电场也构成不可忽视的挑战。随着射电探测实验的发展和对大气簇射射电信号产生机制的理解,大家发现可以利用簇射极化特征等识别并剔除背景事件。利用背景事件和大气簇射产生射电辐射的不同特征,可以将真实的簇射事件从庞大的背景事件中甄别出来。本文基于 GRAND(Giant Radio Array for Neutrino Detection)样机阵列,结合ZHAireS模拟大气簇射产生的射电信号,耦合蝶形天线的真实响应,研究了射电信号的偏振特性,最终估计了利用这个偏振特性能够达到的噪声抑制水平。论文根据国内外的研究现状,针对宇宙线的基本研究、大气簇射的物理过程以及射电辐射的具体机制进行了详细的阐述,发展完善了整个射电信号模拟工具链,系统性地归纳了相关领域的基础理论。为了模拟真实情况下的场景对信号进行添加噪声、滤波、采样等处理;接着使用希尔波特变换和斯托克斯参量重建了簇射平面下射电信号的偏振特征,结论和数值分析的一致。结果显示射电信号的偏振强烈指向-v×B。同时为了衡量地磁场效应和电荷超出效应的相对强度,论文研究了偏振比α的基本特征。本文使用ZHAireS模拟了大量不同能量、天顶角、方位角的质子宇宙线事例,发现偏振比a与天顶角θ强相关,与能量E弱相关,且噪声和触发设置也会在大倾角入射(θ>70°)的情况下影响最终的结果。然后本文通过定义偏振比aDAQ的方式避免了使用斯托克斯参量重建电场偏振的复杂运算。接着研究aDAQ和Etot的分布,提出了一种基于偏振特征的触发方式,可以用于单天线层面的一级触发,避免了简单的阈值触发可能导致的在高振幅噪声下的误触发情形,并针对不同的筛选条件,统计了对应的天线触发效率。最后考虑在实际工程的情况下,基于GRAND样机的三蝶形天线的真实天线响应,研究了射电信号的偏振特性,并统计了在真实响应的情况下天线触发效率。同时基于不做重建的电压数据,研究了射电信号的偏振特性。

关键词：宇宙线偏振射电探测大气簇射

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高能宇宙射线大气簇射中μ子超出问题的探讨

高能宇宙射线大气簇射中μ子超出问题的探讨

作者：崔志谊华东师范大学

学位级别：硕士

近年来,一些大气簇射观测数据表明,超高能大气簇射中产生的μ子数比模型预测的要多,现有的理论模型都不能很好地解释此现象。本研究指出,当超高能宇宙射线与大气粒子发生碰撞时,可能会发生胶子凝聚,此时奇异夸克的产生会大大增强,从而... 详细信息

近年来,一些大气簇射观测数据表明,超高能大气簇射中产生的μ子数比模型预测的要多,现有的理论模型都不能很好地解释此现象。本研究指出,当超高能宇宙射线与大气粒子发生碰撞时,可能会发生胶子凝聚,此时奇异夸克的产生会大大增强,从而在碎裂产物中产生更多的K介子,大气簇射的能量更多地分配到强子级联过程,有可能解释μ子超出现象。本文中我们首先对目前国际上对μ子超出问题的理论分析进行了简单的介绍,并重点对火球模型和π-k交换模型做出分析介绍,探究它们的大气簇射演化的图像,以及能够解释μ子超出问题的物理机制。接着介绍文章的主要工作,利用胶子凝聚模型来探讨μ子超出现象。胶子凝聚模型是近年来提出的理论,在此模型下,我们假设在极高能宇宙线大气簇射中发生了胶子凝聚,发现奇异夸克的产生比夸克-胶子等离子体状态下更强烈。同时,若考虑重子化学势的影响,奇异夸克的产生率更是可以大大增强,从而使得碎裂强子中的K介子产生率增大,相应地,在级联簇射过程中转移到电磁簇射过程的能量减少。因K介子衰变产生子,从而可以解释μ子超出现象。

关键词：胶子凝聚理论 μ子超出大气簇射奇异夸克

在羊八井测量初级宇宙线直达质子研究质子和空气核非弹性作用截面

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高能物理与核物理 2007年第6期31卷 513-517页

作者：兰小刚侯艳周勋秀贾焕玉曹臻丁林恺西南交通大学现代物理研究所成都610031 中国科学院高能物理研究所北京100049

提出了一种在高海拔通过测量直达质子来确定质子和空气核(p-air)的非弹性作用截面的方法,并通过Monte Carlo模拟,研究了其可行性．假定将一台类似于KASCADE的强子量能器设置在西藏羊八井ARGO探测器的中央,选择大气簇射(AS)轴心落在强子... 详细信息

提出了一种在高海拔通过测量直达质子来确定质子和空气核(p-air)的非弹性作用截面的方法,并通过Monte Carlo模拟,研究了其可行性．假定将一台类似于KASCADE的强子量能器设置在西藏羊八井ARGO探测器的中央,选择大气簇射(AS)轴心落在强子量能器内的事例,用全覆盖ARGO阵列作AS的反符合,用强子量能器测量非伴随的高能强子,即能以已知的效率得到一个直达质子事例样本．--利用这个样本,本工作以1%—2%的精确度还原了Monte Carlo模拟中所使用的p-air非弹性作用截面,从而证明了这一方法的可行性．

关键词：强子量能器 ARGO 大气簇射反符合 p—air非弹性作用截面

怀柔EAS阵列对初级宇宙线“膝”区能谱的测定

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高能物理与核物理 1995年第9期19卷 769-774页

作者：罗光宣谭有恒张春生董玉琚袁澎张慧敏王辉袁余奎力京中国科学院高能物理研究所

仔细分析了近年来怀柔广延大气簇射阵列记录的６５万个大气簇射事例，得到了簇射Ｓｉｚｅ（即荷电总粒子数）谱和１０１５－５×１０１６ｅＶ能段的初级宇宙线微分能谱。此谱呈明显的、平滑过渡的“膝”样结构，拐点在３×１０１５ｅＶ... 详细信息

仔细分析了近年来怀柔广延大气簇射阵列记录的６５万个大气簇射事例，得到了簇射Ｓｉｚｅ（即荷电总粒子数）谱和１０１５－５×１０１６ｅＶ能段的初级宇宙线微分能谱。此谱呈明显的、平滑过渡的“膝”样结构，拐点在３×１０１５ｅＶ附近．除了“膝”较平滑不象明野谱那样尖锐拐折而外，怀柔谱在绝对流强和“膝”的位置上都与日本明野组吻合得很好．在银河磁场刚度截止模型框架下，怀柔实验Ｓｉｚｅ谱界定的宇宙线质子谱拐折能量Ｅｃ的取值范围在１６０到２４０ＴｅＶ之间．

关键词：宇宙线广延大气簇射 EAS阵列膝区

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羊八井宇宙线实验的现状和未来

高能物理与核物理 1999年第2期23卷 103-109页

作者：谭有恒中国科学院高能物理研究所宇宙线与高能天体物理开放实验室北京100039

概述了羊八井地理位置的物理优势和一期实验的显示性及其在日益激烈的国际竞争中面临的挑战和选择，提出了一个以ＲＰＣ“地毯”、契仑可夫成像望远镜群和多成分复合阵列为手段，以亚甚高能天文、宇宙反质子流测量、太阳活动短期变化的... 详细信息

概述了羊八井地理位置的物理优势和一期实验的显示性及其在日益激烈的国际竞争中面临的挑战和选择，提出了一个以ＲＰＣ“地毯”、契仑可夫成像望远镜群和多成分复合阵列为手段，以亚甚高能天文、宇宙反质子流测量、太阳活动短期变化的监测研究及膝区物理的突破性攻关为目标的羊八井将来计划．

关键词：宇宙射线大气簇射 ACT γ暴高阻平板探测器

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射电探测天线单元设计及响应分析

射电探测天线单元设计及响应分析

作者：王荣娟西安电子科技大学

学位级别：硕士

宇宙的起源一直是吸引人类探索的课题,而高能宇宙射线的探测在宇宙起源探索研究中具有重要的研究价值。利用对广延大气簇射(Extensive Air Shower,EAS)射电信号的探测来研究超高能宇宙线(Ultra-high-energy cosmic rays,UHECRs),尤其是... 详细信息

宇宙的起源一直是吸引人类探索的课题,而高能宇宙射线的探测在宇宙起源探索研究中具有重要的研究价值。利用对广延大气簇射(Extensive Air Shower,EAS)射电信号的探测来研究超高能宇宙线(Ultra-high-energy cosmic rays,UHECRs),尤其是宇宙超高能(Ultra-high-energy,UHE)中微子是高能宇宙射线探测领域中一个重要的探测方法。其中,基于地面大型射电探测阵列能够达到超高能中微子天文学和宇宙线探测所需的高灵敏度和统计规模,成为了一个极具前景的科研方向。现有广延大气簇射射电信号分析均针对小倾角、双极化,而大倾角、全极化探测数据尚为空白。以此为背景,论文依托巨型中微子射电探测阵列国际合作项目GRAND(The Giant Radio Array for Neutrino Detection),展开了对射电探测天线相关的研究。所完成的工作如下:1.对论文的研究背景和研究意义进行了调研,归纳了广延大气簇射射电信号探测在理论、仿真、实验层面的国内外研究现状。系统地介绍了地面大型射电探测阵列的工作原理及广延大气簇射的相关基础理论。2.验证了ZHAire S算法和Co REAS算法在大倾角簇射射电信号仿真中的可信度与一致性。以大倾角情形下,不同类型、不同能级、不同入射角度的粒子簇射射电信号在切伦科夫环上和环内外的时域脉冲、频谱、波前、空间分布特征为出发点,总结了大气簇射射电信号的特性,进行了经典天线远场接收模式的适用性分析,同时总结出了射电探测天线的设计需求。3.分析了计算银河系噪声的LFmap算法的原理,并借助LFmap算法完成了对30MHz～250MHz的中国青海冷湖站于2020年1月1日的银河系噪声的计算。4.设计了满足需求的三极化蝶形振子天线作为有源天线单元。分析了阵列单元中的配件及沙地对天线单元的影响。对加入匹配网络的天线实物进行了测试,同时对太阳能供电系统的供电能力进行了测试。5.采用三极化蝶形振子天线的增益数据,完成了有无噪声干扰的射频接收系统的链路仿真。最后,在沙漠无人区测得了无广播信号干扰的噪声频谱。论文对大倾角广延大气簇射射电信号的分析、射电探测天线的设计与天线响应的分析计算为大倾角高能射线触发的广延大气簇射探测奠定了基础。

关键词：大气簇射射电探测天线银河系噪声天线响应

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利用宇宙线研究微观和宇观世界

中国科学院院刊 1987年第2期2卷 120-125页

作者：霍安祥中国科学院高能物理研究所

自从宇宙线发现7o多年来,它为人类认识微观和字观世界作出了重大贡献。在高能加速器问世以前,利用宇宙线作为唯一的高能粒子源在微观世界的研究方面曾有过一系列重大发现,如正电子、u子、π介子、K介子、超子、电磁级联过程、核级联过... 详细信息

自从宇宙线发现7o多年来,它为人类认识微观和字观世界作出了重大贡献。在高能加速器问世以前,利用宇宙线作为唯一的高能粒子源在微观世界的研究方面曾有过一系列重大发现,如正电子、u子、π介子、K介子、超子、电磁级联过程、核级联过程、广延大气联级现象等,从而开辟了粒子物理这门重要的前沿学科。直至现在,宇宙线研究仍然起着尖兵探路的作用。另一方面,从宇宙线发现之日起,这项研究一直推动着天体物理和地球物理的发展。

关键词：宇宙线成分乳胶室宇观蟹状星云 π介子大气簇射级联过程超高能宇宙线地球物理宇宙线能谱