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物理学报 2024年第12期73卷 402-410页

作者：阿西克古周勋秀张云峰攀枝花学院电气信息工程学院攀枝花617000 西南交通大学物理科学与技术学院成都610031 成都师范学院物理与工程技术学院成都611130

lhaaso实验利用到达探测器的宇宙线次级粒子来获取原初宇宙线信息,而次级粒子中成分最多的是光子.雷暴期间,大气电场会影响次级带电粒子,进而改变地面光子信息.本文利用Monte Carlo方法,模拟研究了近地雷暴电场对lhaaso观测面次级光子... 详细信息

lhaaso实验利用到达探测器的宇宙线次级粒子来获取原初宇宙线信息,而次级粒子中成分最多的是光子.雷暴期间,大气电场会影响次级带电粒子,进而改变地面光子信息.本文利用Monte Carlo方法,模拟研究了近地雷暴电场对lhaaso观测面次级光子的影响.模拟中使用了一个厚度均匀、方向垂直于地面的电场模型.结果表明,雷暴电场中光子的数目和能量变化显著,且依赖于电场强度.当电场为-1000 V/cm时,光子数目增加23%,能谱变软,当能量小于2 MeV时,数目增加超过29%.当电场为1700 V/cm时,光子数目呈指数增长,达到279%,能谱相较于-1000 V/cm变得更软,当能量小于2 MeV时,数目增加超过361%,符合相对论电子逃逸雪崩机理.这些变化主要源于电子被大气电场加速,数目增加(-1000 V/cm中增加65%,17000 V/cm中增加992%),能谱变软.同时,高能自由电子通过轫致辐射产生光子,导致光子的数目和能量也发生变化,且变化趋势与电子的一致.本模拟结果有助于理解雷暴期间lhaaso实验数据变化特点,并为大气电场加速宇宙线次级带电粒子的物理机制提供信息.

关键词：雷暴电场宇宙线次级粒子 Monte Carlo模拟 lhaaso实验

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雷暴电场对lhaaso观测面宇宙线次级粒子横向分布的影响

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空间科学学报 2023年第5期43卷 833-839页

作者：陈林周勋秀阿西克古黄代绘王培汉陈学健西南交通大学物理科学与技术学院成都610031

在雷暴电场的偏转作用下,宇宙线次级粒子到达探测面的位置将受到影响,其横向分布也将发生变化。本文采用Monte Carlo方法,研究雷暴期间lhaaso观测面(海拔约4400 m)宇宙线次级粒子横向分布的变化。结果表明,雷暴期间次级粒子的横向分布... 详细信息

在雷暴电场的偏转作用下,宇宙线次级粒子到达探测面的位置将受到影响,其横向分布也将发生变化。本文采用Monte Carlo方法,研究雷暴期间lhaaso观测面(海拔约4400 m)宇宙线次级粒子横向分布的变化。结果表明,雷暴期间次级粒子的横向分布将变宽,其变化幅度与电场强度有关,与天顶角、原初能量也有很强的依赖关系。在–1700 V·cm–1的电场中,次级粒子横向分布的变化幅度在天顶角0°时为3.8%,天顶角50°时为34%;当原初能量约180 GeV时,次级粒子横向分布的变化幅度为9.9%,原初能量约560 TeV时,其变化幅度高达119%。本文的模拟结果可为理解雷暴电场偏转宇宙线次级粒子的物理机制、雷暴期间lhaaso中宇宙线数据的变化规律提供信息。

关键词：雷暴电场宇宙线横向分布 Monte Carlo模拟 lhaaso实验

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雷暴电场对lhaaso探测面宇宙线次级粒子能量的影响

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空间科学学报 2020年第1期40卷 65-71页

作者：闫瑞瑞黄代绘赵兵阿西克古周勋秀西南交通大学物理科学与技术学院

采用Monte Carlo方法,通过模拟研究了不同强度雷暴电场对lhaaso探测面宇宙线次级电子能量的影响.在电场作用下,电子的能量分布发生了变化.在低能段总电子数目增加明显,而在高能段电场的影响不明显.当电场强度为1700 V·cm-1(大于逃逸电... 详细信息

采用Monte Carlo方法,通过模拟研究了不同强度雷暴电场对lhaaso探测面宇宙线次级电子能量的影响.在电场作用下,电子的能量分布发生了变化.在低能段总电子数目增加明显,而在高能段电场的影响不明显.当电场强度为1700 V·cm-1(大于逃逸电场)时,能量lhaaso实验数据特点以及研究雷暴期间宇宙线强度的变化等提供参考.

关键词：雷暴电场能量 Monte Carlo模拟 lhaaso实验

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lhaaso原始数据输入输出系统的研发

LHAASO原始数据输入输出系统的研发

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作者：王豪豪山东大学

学位级别：硕士

粒子物理是研究微观世界中物质的基本结构和基本相互作用的一门科学。目前,我国有很多大型粒子实验项目处于建设中,相应的离线软件系统也在研发中。高海拔宇宙线观测站（lhaaso）是我国在宇宙线研究领域的一个重大基础科学研究项目。位... 详细信息

粒子物理是研究微观世界中物质的基本结构和基本相互作用的一门科学。目前,我国有很多大型粒子实验项目处于建设中,相应的离线软件系统也在研发中。高海拔宇宙线观测站（lhaaso）是我国在宇宙线研究领域的一个重大基础科学研究项目。位于中国四川海子山,海拔4.410米,于2017年开始建设,预计将于2021年完成搭建。lhaaso实验采用多种探测手段,由三个探测器阵列组成,分别为地面簇射粒子阵列（KRM2A）、水切伦科夫探测器阵列（WCDA）和广角切伦科夫望远镜阵列（WFCTA）。lhaaso实验的主要物理目标是精确测量300 GeV到20 PeV的伽马射线能谱,探索高能宇宙线的起源。lhaaso实验具有最高灵敏度的超高能伽马射线探测、最灵敏的甚高能伽马射线巡天探测和最宽广的宇宙线能量测量范围。这得益于lhaaso实验的复合型探测器阵列,而高性能的探测器需要一套完善的离线数据处理软件系统配合才能充分发挥作用。离线数据处理软件系统基于离线计算环境完成在线获取的实验数据和模拟数据的处理、分析和管理。lhaaso的离线数据处理软件框架（LodeStar）处于设计和开发阶段,为lhaaso实验提供了一个统一的软件基础平台,在这个软件基础平台上开发离线软件,如原始数据处理、数据刻度、模拟、重建和物理数据分析工具,其中数据模型和数据的输入输出服务是所有离线软件共同使用的功能。目前,LodeStar已提供了 ROOT输入输出系统,实现了暂态和持久态数据模型对象的相互转换,输入服务将持久态数据从ROOT文件读入内存并创建数据模型对象,而输出服务将暂态数据模型对象写入ROOT文件中。而对于在线数据获取系统（DAQ）产生的原始数据文件,需要提供原始数据输入输出服务,并将其与ROOT输入输出服务进行整合。原始数据处理是离线数据处理的第一环节,为后面的离线刻度、重建和物理分析提供输入,在整个数据处理流程中起着很重要的作用。因此,原始数据输入输出系统的开发极为重要。本论文研究的主要内容是基于LodeStar开发一个输入和输出原始数据的通用系统,该系统提供处理原始数据的数据转换服务,供用户程序或其它软件模块使用。原始数据转换服务隐藏原始数据格式的复杂结构,使用户程序能够通过统一的接口获取事例信息,大大简化了原始数据的访问过程。其中数据转换服务提供了多种数据解码方式,根据用户需求可调用任何一种解码方式,使该系统可以灵活地通用于lhaaso多个探测器阵列中,也可以为其它高能物理实验的原始数据处理提供参考。

关键词：原始数据输入输出离线软件数据模型 lhaaso实验

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雷暴电场对lhaaso探测面宇宙线次级粒子能量的影响研究

雷暴电场对LHAASO探测面宇宙线次级粒子能量的影响研究

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作者：闫瑞瑞西南交通大学

学位级别：硕士

观测表明,雷暴期间电场强度的最大值在850-1300 V/cm之间,有的甚至超过2000V/cm,持续时间长达几十分钟。在如此强的雷暴电场加速/减速作用下,宇宙线次级带电粒子的特性将受到不可忽略的影响。Wilson首次指出,宇宙线次级粒子中质量很小... 详细信息

观测表明,雷暴期间电场强度的最大值在850-1300 V/cm之间,有的甚至超过2000V/cm,持续时间长达几十分钟。在如此强的雷暴电场加速/减速作用下,宇宙线次级带电粒子的特性将受到不可忽略的影响。Wilson首次指出,宇宙线次级粒子中质量很小的电子可被雷暴电场加速到很高的能量。1985年,Alexeenko等第一次通过地面宇宙线观测实验(Baksan Carpet array)探测到雷暴期间宇宙线强度的变化,继而许多高海拔地面宇宙线实验探测到宇宙线增强的现象。这些现象与1992年Gurevich提出的相对论电子逃逸雪崩机制(relativistic runaway electron avalanche,RREA)相符,但不能排除其他物理机制的可能。ARGO实验观测到雷暴期间地面宇宙线强度出现下降的现象,用RREA机制无法给予合理解释,那么产生这种现象的加速机制是什么呢?大型高海拔宇宙线观测站(lhaaso)位于四川稻城,夏季雷暴天气频繁,有利于研究雷暴电场对宇宙线的影响,可为分析理解电场对宇宙线次级带电粒子的加速机制提供信息。本文采用Monte Carlo方法,模拟研究了不同强度雷暴电场对lhaaso探测面的宇宙线次级粒子特性的影响。若不考虑电场的影响,在lhaaso探测面,电子的数目比μ子多2倍、μ子横向分布范围比电子宽广、μ子的能量比电子大。在电场作用下,电子的能量分布发生了变化。在低能段,总电子数目明显增加;在高能段,电场的影响不明显。当电场强度为1700 V/cm(大于逃逸电场)时,能量小于120 MeV的电子可被加速,在能量小于60 MeV的范围,总电子数目呈指数增长(增加幅度高达252%),雷暴电场对次级粒子的加速机制与相对论电子逃逸雪崩机制(RREA)相符。当电场强度为1000 V/cm(小于逃逸电场)时,能量小于70 MeV的电子可被加速,其数目明显增加,但增加幅度(6%)远小于逃逸电场时的幅度。文中对小于逃逸电场时,雷暴电场加速宇宙线次级粒子的物理机制进行了讨论。本模拟结果可为理解lhaaso实验数据特点、研究雷暴期间宇宙线强度的变化等提供了重要信息。

关键词：宇宙线雷暴电场 Monte Carlo模拟 lhaaso实验

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