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考核报告

考核报告. 羊八井 “ 芯 ” 探测器（ＹＡＣ）及强子作用模型的检验. 报告人： 邵 静 导师 : 张学尧. Outline. ＊ 硬件方面 ＊ 数据分析方面. AS. Pb. 7 r.l. Iron. YAC-II. Scint. Box. YAC-I. MD. AS gamma 新联合实验 (Tibet-III + YAC + MD ）. YAC-II array （ 2011.1 ）. Tibet-AS (~37000 m 2 ) : 空气簇射的大小，以及入射粒子的方向 YAC-I （ ~10 m 2 ）

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Presentation Transcript

  1. 考核报告 羊八井“芯”探测器（ＹＡＣ）及强子作用模型的检验 报告人： 邵 静 导师: 张学尧

  2. Outline ＊硬件方面 ＊数据分析方面

  3. AS Pb 7 r.l. Iron YAC-II Scint. Box YAC-I MD AS gamma 新联合实验(Tibet-III + YAC + MD） YAC-II array （2011.1） • Tibet-AS (~37000 m2) :空气簇射的大小，以及入射粒子的方向 • YAC-I（ ~10 m2） • YAC-II ( ~500 m2 ) :宇宙线轴芯区的特征参量 • Tibet-MD ( 5000 m2 ) :高能µ 的数目 YAC-I array （2009.04.01）

  4. 硬件方面 1、参与了在YAC-I探测器基础上，对YAC-II探测器进行开发的工作。并且组装测试了第一台YAC-II探测器。2、完成280个光电倍增管的性能测试，包括光电倍增管的输出随高压的线性，和随入射光量的线性。3、把124台YAC所用到的248个光电倍增管进行配对，保证PMT工作在线性工作范围并且ADC量程足够的前提下，每台探测器测量的粒子数范围为1~10**6 个粒子。 4、2011年1月在西藏羊八井和其它成员一起参与空气簇射轴芯探测器二期工程（YAC-II）124台探测器的调试和组装，并成功开始收集数据。

  5. 保温材料 Plastic scintillators (4cm×50×1cm, 20pcs) 50cm 80cm WLSF 中间100台YAC-II探测器的构造 中间100台YAC-II探测器的安装 外围24台YAC探测器的构造 外围24台YAC在羊八井的摆放

  6. 数据分析方面 • 1.完成了YAC-I中16台芯探测器相关的计算机蒙特卡罗模拟，对YAC-I的原始实验数据进行重建； • 2.利用YAC-I与Tibet-III各自的GPS记录的时间信息，将YAC-I和Tibet-III的数据进行对应，得到YAC高能轴芯事例伴随的空气簇射大小（能量）、方向等信息； • 3.利用YAC-I的数据对几十TeV能区强相互作用模型进行检验。 利用YAC-I+Tibet-III的数据对200-2000TeV能区强相互作用模型进行检验；

  7. 数据分析计算机模拟条件 • 使用Corsika6.204进行大气簇射的模拟。 • 探测器模拟 Epics8.64 • 成分模型：Non-Linear Acceleration model (NLA) Heavy Dominant model (HD) • 强相互作用模型：QGSJET-II、SIBYLL2.1 • ，天顶角： ，方位角 • 跟踪次级粒子直到羊八井高度（4300m），光子、 电子能量跟踪到300MeV • 投点面积，低能时从阵列往外扩15m，高能时从阵列 往外扩25m

  8. 数据分析 YAC-I实验数据重建 • 对实验数据进行噪声处理。 • 选取可用的实验数据。最后在2009.05.01-2010.2.23时间段内选取了 • 780个文件，活时间为169.95天。 • 进行离线标定来修正high gain PMT增益随时间的漂移。 • 拟合high-low相关，得到high gain PMT 与low gain PMT 的关系。 • 最终得到16台探测器一致的带电粒子数的谱。 3. ＋ 4. 4. 5.

  9. YAC-I探测器观测到的一些物理量： • Nb: 着火探测器探测到的带电粒子数 • sumNb: 各台着火探测器探测到的带电粒子数总和 • （非弹性截面） • Nhit: 着火探测器的个数 • Nbtop: 最大的Nb值（非弹性界面） • <R>: 平均横向分布（ PT横运动量）

  10. 几十TeV能区强相互作用模型的检验 实验样本选择条件： (1) Data set 1: Nb>=200, Nhit=3, sumNb>=3500(35TeV) (2) Data set 2: Nb>=200, Nhit=4, sumNb>=1700(70TeV) (3) Data set 3: Nb>=200, Nhit=5, sumNb>=2200(90TeV) 样本中p+He占的比例

  11. 几十TeV能区强子作用模型费曼XF分布

  12. 几十TeV能区实验数据与模拟数据 流强的比较

  13. 本工作中用到的宇宙线成分模型 考虑到MC中的成分模型HD或NLA，均采用比 CREAM最新实测He谱略低的He谱（约低40%）。如果改进MC中的He谱，则SIBYLL数据会略高于YAC-I数据，QGSJET2会比SIBYLL2.1靠近YAC-I的实验结果。

  14. 260TeV 1800TeV 200-2000TeV能区强子作用模型的验证 当YAC-I探测到一个事例时，Tibet-III同时也记录下来一个事例。广延大气 簇射阵列与YAC-I的数据是通过时间来对应的。接下来的结果是分析YAC-I和 广延大气簇射阵列的数据得到的。 实验样本选择条件： (1) Data set 1: Nb>=200, Nhit>=6, Nbtop>1500, 1e5<=Ne<5e5; (2) Data set 2: Nb>=200 ,Nhit>=6, Nbtop>1500, Ne>=5e5. 样本中p+He占的比例

  15. 260TeV能区强相互作用模型的验证 260TeV 260TeV能区，与几十TeV的 三个样本的结论是相同的。 260TeV

  16. 1800TeV 1800TeV能区强相互作用模型的验证 1800TeV 在能量1800TeV这一能区，也做了 谱形和绝对强度的比较。由于此样本 中P+He只占~50%，较重成分的 不确定性对结果的影响较大，即这个 样本存在“成分-作用模型的二异性” 的问题。 因此还需进一步分析。

  17. 下一步 １.将利用新修正的宇宙线成分模型再次对QGSJET-II、SIBYLL2.1和更多的 　强相互作用模型　（DPMJET、EPOS）进行验证。 ２．并且在高能区利用ANN把Ｐ＋Ｈｅ的成分提高，进行相互作用模型的验证． 　　即将给出投稿论文。

  18. High gain PMT Low gain PMT

  19. 2. 闪烁体探测器标定举例 利用BEPC束流对YAC-II探测器进行标定 3个目标：闪烁体探测器的线性，PMT、闪烁体是否饱和 YAC-II闪烁体探测器在1~5*106MIPs 范围内有很好的线性。 BEPC: BeijingElectron-Positron Collider

  20. 标度律破坏： 指的是随着入射粒子的能量增加，Feynman X 的谱形斜率有很大变化。

  21. 研究方案：利用124台空气簇射轴芯探测器YAC-II，与Tibet-III和MD的联合运行，经过三年取数，求得50TeV-10PeV高精度的原初质子和氦核的单一成分能谱.研究方案：利用124台空气簇射轴芯探测器YAC-II，与Tibet-III和MD的联合运行，经过三年取数，求得50TeV-10PeV高精度的原初质子和氦核的单一成分能谱. • F(proton)=a*(x**-1.95)*e(-x/0.025)*x**2.5 • F(proton)=a*(x**-1.95)*e(-x/0.05)*x**2.5

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