利用LHAASO混合探测宇宙线膝区.ppt

内容1958年,Kristiansen和Kulikov在AS实验中发现,宇宙线总粒子谱有个膝:在几个PeV幂能谱变陡,由-2.7到~-3.0。直到现在，对膝的观测和理论解释仍然非常活跃。几种主要观点:
银河宇宙线加速源的Emax限制
银河系对高能宇宙线的约束失效
银河系附近的AGN源
太阳系附近的SNR加速源
高能强子作用特征的改变或新粒子的产生
检验或分辨这些模型,需要知道膝区宇宙线各个成分的能谱:
1-2：质子的拐点若在~100TeV,膝区成分应以重核为主;质子的拐点若在>1000TeV,膝区成分应以轻核为主;其它成分的拐点应有Z依赖;
3：膝区成分应以质子为主;
4：膝区的全粒子谱应有凸起状结构;
5：不同成分能谱的拐点应有A依赖。宇宙线膝区物理：膝的成因gamma宇宙线膝区物理：已有的实验的特点至今所有AS实验都观察到膝的存在,无一例外。但是由于测量精度不同，而且对强子作用模型有依赖，膝的位置及形状,以及成分的能谱在已有
的各观测结果之间
差异在30%左右。宇宙线的起源和加速机制是粒子天体物理的一个基本问题，而膝区是对这一问题十分敏感的区域。众多理论模型试图对膝区的成因加以解答，

这些理论正确与否将取决于宇宙线膝区能量、成分的精确观测。由于在膝区宇宙线流强很低，空间直接测量受到曝光量的限制而只能到膝前区，因而膝区和膝后区只能依靠地面阵列的间接混合测量—宇宙线与大气原子核作用产生的次级粒子的广延大气簇射(EAS)测量。

初级粒子成分的不确定性与强子作用的不确定性―膝区宇宙线研究的“二义性”困扰仍然存在。羊八井实验探测膝区现状大气簇射的纵向分布羊八井实验探测膝区现状：ASγ羊八井实验探测膝区现状：ASγ羊八井实验探测膝区现状：ASγ+YAC+MD1.8nsARGO的独特性：近芯区测量灵敏的参数选择CRTNT@YBJ
Cerenkovtelescopes羊八井实验探测膝区现状：小结KM2A(1km2array):
ED(electrondetectors),5000m2
MD(muondetectors),40000m2
WCDA(waterCherenkovdetectorarray),90000m2
WFCA(widefieldCherenkovarray),24telescopes
SCDA(showercoredetectorarray),5000m2LHAASO计划中的阵列铺设面积为1km2，是ASγ-Tibet的27倍，电子/光子探测器阵列(ED)探测器总面积是ASγ-Tibet的6倍，还有大面积μ子探测器阵列(MD、WD)、大气荧光暨契伦科夫探测器阵列(CT)和簇射芯探测器阵列。
这些分阵列各自探测宇宙线次级粒子中的电子/光子数分布Ne、μ子数分布Nμ，最大簇射深度Xmax(Č)，以及代表簇射芯区高能γ的能量和数量的测量量。
集成这些观测手段，可在50TeV到500PeV的能量范围内精确测量原初宇宙线的能量和成分。用KM2A(SD+MD)+Xmax(directlyfromCorsika)得到的混合观测膝区初步的物理结果
Corsikaversion6.616
QGSJETII-GHEISHA
Primaryenergy:10TeVto10PeV
Thecompositionofprimarynuclei
lightnuclei(LN):H+He
moderatenuclei(MN):CNO+MgAlSi
heavynuclei(HN):Fe
Zenithangle:0-45°
Azimuthalangleis0-360°
ObservationlevelisatYangbajing.efficiency
轻成分在大于50TeV时效率达到80%以上
重成分在大于100TeV时效率达到80%以上angularresolution
轻成分在50TeV和1PeV处角分辨分别是0.6°和0.4°
重成分在50TeV和1PeV处角分辨分别是0.8°和0.4°E0measurementcompositiondiscrimination
轻成分的效率为82.0%，纯度为80.7%。
重成分的效率为26.9%，纯度为70.1%。羊八井实验的未来，LHAASO计划与膝区的混合探测：小结总结