重建EAS膝区事例初能的一种新方法

重建原初宇宙线粒子的能量是基于地面宇宙线观测实验的关键工作．这一工作体现了高海拔和全覆盖两大突出的地面实验特点,利用广延大气簇射（EAS）和蒙特卡罗模拟程序,以及设置在高海拔的地面全覆盖探测器阵列,记录膝区宇宙线粒子质子和铁核成分产生的次级粒子信息,给出了对事例初能的重建方法．     

多尺度分析在原初粒子分辨上的应用

针对中意合作西藏羊八井ARGO宇宙线实验的特点,利用Monte Carlo模拟数据并采用多重分形和离散小波分析方法研究了由γ和强子引起的广延大气簇射(EAS)中的次级粒子在观测平面处的横向分布的特征,获得了对γ和强子簇射敏感的特征量,并研究了将这些特征量作为人工神经网络的输入单元进行γ/强子分辨的能力．     

在一定能区内EAS的时间关联之初测

宇宙线的能域很广,从低能区一直延伸到超高能区,最高达10~(21)ev。当宇宙线中的高能,或超高能粒子与大气层碰撞时,就发生级联核过程和电(石尺)级联过程,形成了广延大气簇射——EAS。在EAS中含有大量次级粒子,它们几乎同时到达地面。由于原初粒子的能量不同,这些粒子分别降落在数十平方米,甚至数十平方公里的范围内,而且一定能量的EAS在一定的经、纬度和高度有一个确定的密度分布。本文报导了在北京与重庆做的“一定能区内EAS的时间关联”。     

追踪宇宙“信使”冲击世纪谜题——高海拔宇宙线观测站简介

 宇宙线的研究具有悠久的历史,取得了许多划时代的发现性成果。但是人类对宇宙线的起源、加速和传播等问题仍存在诸多疑惑。大型高海拔空气簇射观测站（LHAASO）独具高海拔和大规模优势,计划利用多种探测手段开展联合观测,大幅提升对伽马和宇宙线粒子的鉴别能力。LHAASO有望获得史上最高的伽玛探测灵敏度,并在很宽的能量范围内精确测量宇宙线能谱,为宇宙线物理、高能天体物理、宇宙学和新物理学规律研究做出贡献。介绍了LHAASO的探测器结构、性能优势和科学目标。     

用多尺度分析方法分辨“膝”区原初宇宙线中的铁核成分

基于对ARGO-YBJ实验进行的Monte Carlo模拟计算,利用多重分形和离散小波方法在不同尺度下对“膝”区原初宇宙线粒子所产生的广延空气簇射中的次级粒子的横向分布特征进行了分析,得到了多个可以表征不同原初之间差异的参量,以这些参量作为人工神经网络的输入进行了多参量分析,并研究了该网络对原初粒子的分辨能力。     

大科学装置与高能宇宙线起源的探索

大科学装置已经成为全球创新系统中具有支撑作用的框架结构,对中国作为一个国家和宇宙线物理作为一个研究领域来说也是一样的.在其一百年发展史中,传统的宇宙线研究并非完全以大科学装置为依托.20世纪80年代以后,为了探索宇宙中微子和极高能宇宙线粒子,那必不可少的巨大中微子灵敏体积和至少上千平方公里的极高能宇宙线探测面积才给这个古老的学科设定了新的标准,而随之提出的几个大科学装置相继建成并在近几十年的宇宙线研究的辉煌成就中占据了核心地位,尤其在甚高能伽马射线天文学.在过去的20年内,中国为发展巡天普查伽马射线源的广延空气簇射技术做出了巨大的努力,成功地运行了ASγ和ARGO-YBJ两个高海拔国际宇宙线实验.现在,我们提出独具特色的高海拔空气簇射测量装置LHAASO的建设计划,建设面积达一平方公里的复合探测器阵列,以多种探测手段的有机组合寻求发现高能宇宙线起源,挑战新世纪里未解之科学难题.凭借其30 TeV以上最高的探测灵敏度,LHAASO将成为整个宇宙线研究领域的支柱项目之一.     

简单重心法快速重建大EAS芯位

簇射芯位重建是基于地面的宇宙线观测实验的关键工作之一.利用广延大气簇射（EAS）和探测器蒙特卡洛模拟程序，模拟超高能原初宇宙线粒子质子和铁核成分产生的簇射前沿在探测器阵列的分布行为，根据模拟数据，分析了击中数最大探测器灵敏单元与簇射芯位的关系，以及重心法重建簇射芯位的精度，结合二者的特点，提出简单重心法重建簇射芯位，初步研究表明，该方法可快速重建EAS芯位，并使芯位重建精度提高到1 m.     

核乳胶中高能簇射效应的能量与角分布测量

本文讨论了在核乳胶中产生“星裂”簇射效应的高能宇宙线原初粒子入射能量和次级粒子角分布的测量方法.     

高山乳胶室单根簇射事例的产生特征

为深入分析高山乳胶室实验记录的观测能量E_r(或E_h~((Y)))=3～20TeV的单根簇射事例,对初能范围为5×10~(12)～10~(15)eV的宇宙线质子在大气中的传播进行了Monte-Carlo模拟。探讨了形成该类事例的宇宙线粒子在大气传播中的历史特征,给出了单根簇射事例对应的初始能量分布、首次作用高度分布、平均作用次数和粒子成分比例等。这对于寻找从该类事例中挖掘出更多的有用信息的途径具有启发意义。     

在海拔5000米以上地区利用单粒子方法探测γ暴实验构想——基于水切伦科夫技术

目前,对于伽玛射线暴(Gamma Ray Burst,GRB)的探测,地面广延大气簇射实验由于阈能原因,对几十Ge V能区的宇宙线粒子探测无能为力,只有提高实验海拔才能实现更有效的观测。文章描述了在海拔5000m以上地区建造水切伦科夫(WCD)探测器阵列,利用单粒子技术,来实现地面实验多GRB几十Ge V光子的正观测设想,为大规模实验提供预言支持。     

Enhancements of energetic particles near the heliospheric termination shock

The spacecraft Voyager 1 is at a distance greater than 85 au from the Sun, in the vicinity of the termination shock that marks the abrupt slowing of the supersonic solar wind and the beginning of the extended and unexplored distant heliosphere. This shock is expected to accelerate 'anomalous cosmic rays', as well as to re-accelerate Galactic cosmic rays and low-energy particles from the inner Solar System. Here we report a significant increase in the numbers of energetic ions and electrons that persisted for seven months beginning in mid-2002. This increase differs from any previously observed in that there was a simultaneous increase in Galactic cosmic ray ions and electrons, anomalous cosmic rays and low-energy ions. The low-intensity level and spectral energy distribution of the anomalous cosmic rays, however, indicates that Voyager 1 still has not reached the termination shock. Rather, the observed increase is an expected precursor event. We argue that the radial anisotropy of the cosmic rays is expected to be small in the foreshock region, as is observed.     

参数化模型的调整和宇宙线超高能强子族事例的特征

本文根据ＣＤＦ实验所显示的非弹过程中心赝快度密度随能量的增加呈ｌｎ２ｓ增长的趋势，对参数化模型中的非弹过程赝快度分布以及带电粒子多重数与质心系能量的关系进行了调整．假定原初宇宙线成份以重核为主，应用调整后的模型，对超高能宇宙线粒子在大气中的行为进行了ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ模拟（称为ＮＭＰＩ模型）．将ＮＭＰＩ模型模似结果同甘巴拉山铅乳胶室实验结果作的比较表明，模拟基本能说明实验结果．     

Discovery of very-high-energy gamma-rays from the Galactic Centre ridge

The source of Galactic cosmic rays (with energies up to 10(15) eV) remains unclear, although it is widely believed that they originate in the shock waves of expanding supernova remnants. At present the best way to investigate their acceleration and propagation is by observing the gamma-rays produced when cosmic rays interact with interstellar gas. Here we report observations of an extended region of very-high-energy (> 10(11) eV) gamma-ray emission correlated spatially with a complex of giant molecular clouds in the central 200 parsecs of the Milky Way. The hardness of the gamma-ray spectrum and the conditions in those molecular clouds indicate that the cosmic rays giving rise to the gamma-rays are likely to be protons and nuclei rather than electrons. The energy associated with the cosmic rays could have come from a single supernova explosion around 10(4) years ago.     

Electron dynamics in collisionless magnetic reconnection

Magnetic reconnection provides a physical mechanism for fast energy conversion from magnetic energy to plasma kinetic energy. It is closely associated with many explosive phenomena in space plasma, usually collisionless in character. For this reason, researchers have become more interested in collisionless magnetic reconnection. In this paper, the various roles of electron dynamics in collisionless magnetic reconnection are reviewed. First, at the ion inertial length scale, ions and electrons are decoupled. The resulting Hall effect determines the reconnection electric field. Moreover, electron motions determine the current system inside the reconnection plane and the electron density cavity along the separatrices. The current system in this plane produces an out-of-plane magnetic field. Second, at the electron inertial length scale, the anisotropy of electron pressure determines the magnitude of the reconnection electric field in this region. The production of energetic electrons, which is an important characteristic during magnetic reconnection, is accelerated by the reconnection electric field. In addition, the different topologies, temporal evolution and spatial distribution of the magnetic field affect the accelerating process of electrons and determine the final energy of the accelerated electrons. Third, we discuss results from simulations and spacecraft observations on the secondary magnetic islands produced due to secondary instabilities around the X point, and the associated energetic electrons. Furthermore, progress in laboratory plasma studies is also discussed in regard to electron dynamics during magnetic reconnection. Finally, some unresolved problems are presented.     

非均匀电场中电子在H2/CH4混合气体中运动的数值模拟

用Monte Carlo数值模拟方法研究了辉光等离子体辅助化学气相沉积法(GPCVD)低温合成金刚石的过程中,电子在H2/CH4混合气体中的运动.本文在数值模拟中,采用非匀强电场,并考虑了电子的雪崩过程,实现了对须跟踪的粒子数不断增长的系统的Monte Carlo模拟,给出了电子的能量分布及角分布.     

电热效应机理分析

分析了电热产生的机理,认为,绝缘体材料中的电热是由于外电场作用使价电子能态升高,改变了构成材料的价电子空间位置,使得晶格势场分布发生了变化,价电子系统处于高能状态.价电子系统由高能状态向低能状态转变的过程,对应于导体由热学非平衡态向平衡态——热学最可几状态转变,此时以热的形式放出多余能量,即表现为电热.导体载流时,载流子在作宏观定向运动,当其靠近原子实时,由于在晶格势场中的能态降低,故以热的形式放出多余能量,这就是通常所说的电流热效应.其实,电热与载流子宏观定向运动无关,例如,处于超导载流态的超导体内,虽然有载流子的宏观定向运动,但没有电热产生.电热产生是与价电子能态变化紧密相关的.