甚高能区gamma射线成分的测定.ppt

1、甚高能区原初Gamma 射线成分确定,一、意义 宇宙线的起源问题是宇宙线物理和高能天体物理的基本问题。 光子在传播过程中不受空间磁场的偏转，能直接给出其产生源的方向及其物理特性等重要性质，所以射线在宇宙线研究中具有非常重要的地位。 10GeV以上能区的射线，流强特别低，一般应采用基于地面的、大口径Cherenkov探测器或有效面积大的空气簇射(AS)阵列进行间接测量。 基于高山的AS阵列，可以同时对多个天体进行全天候实时观测，探测器的阈能降到100GeV，实现对甚高能射线源和射线暴的有效观测1。 由于该能区射线的流强要比强子成分的流强低两个量级，排除强子背景成分对于有效观测射线极为重要。由于射

2、线和强子簇射的过程不同，次级粒子的空间和到达时间的分布将会不同2，3，根据簇射粒子分布的结构特征，可以实现、强子的分辨。,1、分形法可以分析具有自相似性的系统，而多重分形可以分析没有严格自相似性系统，从局域出发研究其最终的整体特性，用一个谱函数来描述分形体不同层次的生长特征，可以了解分形体形成过程中局域条件的作用；由于簇射和强子簇射的生成过程不同，用多重分形法分析其靶图，得到的谱函数和分形维数也应不同。 根据模拟结果可以得到不同簇射过程的靶图，利用多重分形方法，选择不同划分局域的方式，可以得到q阶局部分维的谱函数f()=q-(q)，其中(q)=（q-1）Dq， pi是第i个小局域的生长几率。一

3、般f()是一个凸曲线，峰值f(0)=D0，D0即分形维数。因为多重分形的谱函数反映了分形体不同层次的生长特征，而簇射与强子簇射的生成过程不同，所以它们的谱函数和分形维数将会有所不同，这将提供、强子分辨的信息。,小波法 通过选定小波的平移和伸缩，可以实现同时对信号在时间域（空间域）和频率域的分析，它相当一个数学显微镜，具有放大和位移功能。通过检查在不同的放大倍数下的系统行为，可以进一步推测其动力学根源。 连续小波序列为：,利用二维小波对靶图进行分析，分析其在二维空间和频率域的特征；并研究不同生成函数（母函数）如墨西哥帽函数、高斯函数对分析结果的影响； 研究次级粒子到达时间分布结构； 结合多重分形

4、分析结果，用小波法分析不同簇射局域分维的谱函数的结构特征。,由于簇射是纯电磁过程，只有一个发展中心，而强子簇射则是以多重核级联为主线发展起来的，可能有多个发展中心，这与高能核子簇射过程相似。 在高能核乳胶室实验中，常用簇射中心的多芯结构判断原初粒子的种类，本工作将把该方法推广到整个簇射，用树形法分析不同簇射的多芯结构。,神经网络 根据以上方法得到的簇射粒子的时间结构和空间结构特征，利用人工神经网络方法进行智能化多参数分析，实现射线与强子簇射的有效分辨，降低强子背景，这也是本工作拟解决的关键问题。本工作目标是把该方法应用到羊八井ARGO实验的数据分析中，期望以较高的显著性发现甚高能点源和暴。,初

5、步模拟结果表明，簇射的年龄与原初能量有较好的关联，根据模拟结果，利用修正的NKG公式重建簇射年龄，研究簇射年龄与原初能量的函数关系，为重建原初能量提供一种新的方法，这对于重建能谱是非常关键的。,三、分析步骤 1、利用新版CORSIKA模拟程序，选择不同的高能强相互作用模型，对甚高能区的射线和强子成分的大气簇射过程进行细致模拟，即把电磁成分的跟踪能量设为1MeV左右，子和其它强子成分的为100MeV，考虑天顶角对次级粒子的到达时间和位置分布的影响。 2、利用探测器模拟程序GEANT3模拟粒子在探测器中的行为，并考虑触发效率、触发条件以及数据获取的时间窗口对探测结果的影响，模拟簇射芯位在探测器阵列中位置对探测效率和时空结构的影响 3、用多重分形法、离散小波法分析次级粒子空间分布的结构， 用组团法分析其是否具有多心结构； 分析次级粒子到达时间的分布宽度及时间涨落 利用不同人工神经网络模型分辨原初成分的能力。 利用优化的NKG