极高能宇宙线能谱的测量--聚文网

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内容简介

极高能宇宙线一般是指能量高于1018 eV的宇宙线粒子,其能谱测量、起源、化学成分、加速机制和传播过程等是目前宇宙线物理研究的主要内容。张丙开著的《极高能宇宙线能谱的测量》概述了极高能宇宙线研究的基本特点，包括极高能宇宙线的能谱、成分和起源。简要介绍了美国HiRes （High Resolution Fly’s Eye）极高能宇宙线实验，系统分析了HiRes实验立体观测数据。根据探测器的特点，发展了一套新的簇射几何重建方法，使得簇射到达方向的角分辨达到0.4°，这对极高能宇宙线源的研究具有重要意义；同时改进了簇射的能量重建，使得实验的能量分辨达到11％。为了检验事例重建的方法和估计探测器的孔径大小，对探测器进行了细致的模拟，通过模拟数据和观测数据的对比，发现模拟数据很好地吻合了观测数据。大气质量对探测器的探测效率及孔径大小有较大的影响，本书研究了探测器孔径大小、空气质量和簇射几何的关系，通过一定的几何限制和能量限制，使得当能量高于1018.2eV以后，探测器的有效孔径大小几乎不受空气质量的影响。在此基础上，测量了极高能宇宙线的能谱，在10.8倍标准偏差的置信水平下确认了“踝”的存在，同时发现有迹象显示GZK截断的存在（3.7倍标准偏差）。本书所介绍的研究成果可供相关研究人员参考，相关的数据处理方法也能够为其他类似探测器的设计提供借鉴。

作者简介

张丙开，男，1976年11月出生，教授，安徽宿州人。2008年毕业于中国科学院高能物理研究所粒子物理与原子核物理专业，获博士学位。参与了靠前有名的极高能宇宙线实验（美国HiRes实验）的数据分析和物理分析工作；参与了国家大科学装置“高海拔宇宙线观测站（LHAASO）”项目。当前主要研究兴趣集中在活动星系核光变、“膝”区宇宙线物理和极高能宇宙线起源等方面。主持和参与国家自然科学基金项目4项。在《皇家天文学会月刊》（英国）、《天体粒子物理》（荷兰）和《中国科学》等靠前外SCI收录期刊发表论文近20篇。

前言
第1章绪论
第2章极高能宇宙线
2.1宇宙线的发现
2.2宇宙线的起源和加速
2.3宇宙线的能谱
2.4宇宙线的成分
2.5宇宙线的方向
2.6广延大气簇射
2.6.1广延大气簇射的成分
2.6.2广延大气簇射的纵向发展
2.6.3电磁级联的横向扩展
2.6.4广延大气簇射的探测
第3章HiRes实验
3.1探测器概况
3.2探测器标定
3.2.1光电倍增管和电子学的标定
3.2.2大气的标定
第4章宇宙线事例重建
4.1人工事例和噪声事例的去除
4.2几何重建
4.2.1HiRes2平面重建
4.2.2HiRes1平面重建
4.2.3事例剔除
4.3能量重建
4.3.1光信号估计
4.3.2纵向发展曲线的拟合
4.3.3原初能量的确定
4.4事例挑选
第5章探测器模拟
5.1模拟事例的产生
5.2光的产生
5.2.1大气荧光
5.2.2切仑科夫光
5.3光的传播
5.3.1瑞利散射
5.3.2气溶胶散射
5.3.3臭氧吸收
5.4光学模拟
5.5电子学模拟
第6章模拟数据和观测数据对比
6.1分辨率研究
6.2模拟和实验对比
第7章能谱测量结果
7.1有效孔径
7.2能谱测量
7.3不确定性分析
7.4与其他测量结果的比较
第8章总结
参考文献

极高能宇宙线能谱的测量

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