Conveners
08 - 宇宙线物理
- 树旺 崔
08 - 宇宙线物理
- 佳 刘 (Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences)
08 - 宇宙线物理
- Shoushan Zhang (Institute of High Energy Physics, CAS)
08 - 宇宙线物理
- songzhan chen (Institute of High Energy Physics(IHEP),CAS)
主要介绍LHAASO实验进展及其取得的亮点成果。
The all-particle energy spectrum and mean logarithmic mass of cosmic rays are measured in the energy range of 0.3-30 PeV using data collected from LHAASO-KM2A with unprecedented accuracy. Our analysis reveals the position of the knee at 3.72 PeV, with a sharpness measurement of 4.1. Below the knee, the spectral index is found to be 2.743, while above the knee, it is 3.131. The mean...
The diffuse Galactic γ-ray emission (DGE), mainly produced via interactions between cosmic rays and the interstellar medium or radiation field, is a very important probe of the distribution, propagation, and interaction of cosmic rays in the Milky Way. However, the spectrum of DGE over 10TeV has not been well measured int the past decades due to the demanding of higher sensitivity. Recently,...
近年来，新一代空间及地面探测器成功运行开启了宇宙线“精确”测量时代，并发现了系列新的现象：200 GV核子能谱变硬及14 TV截断；正负电子超出及截断不一致；各向异性幅度及相位的反常。最近理论研究发现，邻近源是解释这些“多信使-反常现象”的关键。问题是：最佳邻近源在哪里，有没有其它“特征结构”来验证邻近源模型？本报告主要介绍根据这些“多信使-反常现象”研究最佳邻近源问题，并且预期新一代探测器可观测的关键证据。主要研究内容包括：1.传播模型传播参数检验；2.根据“多信使-反常现象”观测研究最佳邻近源；3.预期新的“特征结构”来检验我们提出的最佳邻近源模型。
宇宙线的到达方向呈现微弱的各向异性分布，强度在万分之几到百分之几的量级。随着能量的增加，宇宙线的大尺度各向异性强度和分布形态呈现明显的变化。宇宙线各向异性的起因尚未明确，可能与宇宙线的传播、源的分布以及局部磁场扰动等有关。测量宇宙线的各向异性，特别是对高能宇宙线以及宇宙线成分的测量，对宇宙线的传播等理论提供重要依据。LHAASO海拔4410米，覆盖面积超过一平方公里，采用多种探测手段，具有很宽的能量测量范围和良好的粒子鉴别能力。LHAASO能够实现对高能宇宙线（PeV能量级）各向异性的精确测量，解决现有实验在高能区域测量精度有限的问题。能够实现对宇宙线轻、重成分的测量，填补目前对宇宙线成分各向异性实验观测的空白。
当恒星的轨道足够接近星系中心的超大质量黑洞，该恒星可能会由于黑洞的潮汐力瓦解即潮汐瓦解事件 (TDE)。最近的观测发现三个潮汐瓦解事件 (TDE) 候选对象(AT2019dsg，AT2019fdr，AT2019aalc)与IceCube探测到的高能中微子可能相关联。我们推测这些中微子候选体的信号可能与超大质量黑洞产生的包层阻塞喷流有关。本报告将探讨解释TDE产生的高能中微子的可能机制，并研究宇宙中所有TDE对IceCube探测到的中微子背景的影响。
Core-collapse supernovae bursts are among the most energetic transients known in the universe. PandaX-4T, a dual-phase xenon dark matter experiment, has the ability to capture coherent elastic neutrino-nucleus scatterings signals. In this study, the total neutrino events is estimated to be from 6.6 to 13.7 at 10 kpc over 10-second duration with negligible backgrounds, depending on supernova...
Deep underground muons are high-energy muon that can travel a certain distance through rock or water and enter underground detectors. They are mainly derived from the decay of $\pi$ and K mesons which are produced by cosmic ray interactions with Earth's atmosphere and may also be produced by charged-current reactions of high-energy atmosphere muon neutrinos or astrophysical muon neutrinos as...
雷暴期间大气电场强度高达1000 V/cm，有的甚至超过2000 V/cm。宇宙线次级粒子穿过公里量级的雷暴云时，受云中强电场加速/减速和偏转作用，其运动状态和能谱都将被改变，进而影响地面实验对宇宙线的测量和溯源。自1992年相对论逃逸电子雪崩机制(RREA)被提出以来，宇宙线变化与雷暴电场的关联成了宇宙线物理和大气物理交叉学科中的研究热点。位于高海拔区域的LHAASO观测站雷暴天气频繁，有利于开展雷暴活动对宇宙线的影响。通过分析LHAASO-KM2A实验数据，发现雷暴期间宇宙线簇射事例率显著增加(高达20%)，其变化规律与大气电场、闪电活动有关，还与簇射事例的入射方向有关。为解释实验观测现象，本工作结合Monte Carlo模拟，研究了雷暴电场加速和偏转宇宙线次级带电粒子的物理机制。
宇宙线热中子探测器（EN-Detector）是一种将热中子探测技术应用于宇宙线广延大气簇射测量的新型闪烁体探测器。它采用ZnS(Ag)晶体粉末中添加B2O3构成闪烁体薄片作为俘获热中子材料，同时捕获簇射中的电磁粒子和簇射芯区强子引起的热中子信号。LHAASO-ENDA实验物理目标是精确测量PeV能区宇宙射线，提高成分区分和能量分辨能力，结合KM2A、WCDA、WFCTA实验提供的测量参数，统计和提炼与LHAASO实验符合事例特征，期望把“膝区”宇宙射线成分测量精度提高到前所未有的高度，为宇宙线加速和传播理论模型提供限制条件，将“膝区”成因展示出更加清晰的图像。
大型超高能伽马源立体跟踪装置（LACT）由32台口径6米的成像大气切伦科夫望远镜组成，布局在高海拔宇宙线观测站（LHAASO）阵列内。LACT将利用自身高角分辨的优势，结合LHAASO世界最强的伽马/质子鉴别能力，开展对超高能伽马源的精细结构观测，深入探索粒子在超强磁场、超密物质形态、超强引力环境等极端天体物理条件下的加速过程和辐射机制，实现在超高能宇宙线起源和加速机制研究上取得引领国际的突破性进展。LACT望远镜主要包括相机、转台、光学、读出电子学、标定和慢控制六个系统，目前LACT项目正在进行样机的研制和建设，已在自主产权的ASIC读出电子学技术，蜂窝反射镜技术和大规模SiPM应用技术上取得突破性进展。计划到2026年上半年完成8台望远镜，边建设边运行，到2028年完成全部32台望远镜建设，建成后将是世界上灵敏度和角分辨综合能力最强的切伦科夫望远镜阵列。
宇宙线自发现到现在已有百年历史，但其起源问题仍未明确，被称为百年未解之谜。高能天体中微子是由高能宇宙线与其他物质相互作用产生的，因其是电中性粒子，可以不受星际磁场偏转，而直接被我们探测到，是寻找高能宇宙线起源的关键信使之一。我们提出在深水下建设30立方公里的探测器阵列来探测高能中微子事例，即高能水下中微子望远镜（HUNT）项目。经过两年的技术积累和试验，我们成功在南海和贝加尔湖开展了样机投放和测试工作，实现多项关键技术突破和验证。本报告将详细介绍HUNT项目的设计、原理样机性能及测试等进展。
The TRopIcal DEep-sea Neutrino Telescope (TRIDENT), a next generation neutrino observatory initiated by Shanghai Jiao Tong University to be positioned in the western Pacific Ocean, aims to uncover multiple high-energy astrophysical neutrino sources. This effort significantly enhances our ability to measure cosmic neutrinos across all flavors. This talk will provide an overview of the recently...
我们正处于一个激动人心的时代，可利用多种信使（宇宙射线、中微子、光子和引力波等）探测宇宙中最剧烈的事件。然而，我们迄今尚未观测到超高能量中微子，这使多信使图景在最高能段缺失了一片拼图。GRAND（大型中微子射电阵列）项目可以补足这一缺失，该项目旨在利用20万平方公里的大型天线阵列探测超高能量粒子，该阵列分布在全球范围内，分为约20个子阵列，每个子阵列占地约1万平方公里。我们将介绍GRAND的初步设计、模拟结果、正在进行的分阶段建设计划以及预期的丰富的研究项目。
介绍国际合作南天大视场伽马射线观测站项目背景与意义，项目的进展及中方的现有进展。
南天大视场伽马天文台（SWGO）是下一代伽马射线巡天实验项目，它将在南美洲建造，与北半球的HAWC和LHAASO形成互补关系，以高灵敏度和广阔的视野覆盖南天区域。我们为 SWGO 设计了一个湖面阵列方案，它由表面电磁粒子探测器和水下缪子探测器组成。为了优化探测器的性能，我们进行了一系列模拟，探索不同形状和大小的单元探测器。这些模拟有助于确定最佳的探测器设计，以便在实际环境中实现最高的数据质量和效率。在阵列模拟方面，我们采用了全蒙特卡罗模拟和快速采样方法。全蒙特卡罗模拟提供了精确的模拟结果，但计算成本较高；而快速采样方法则在保证精度的同时，显著提高了模拟速度，为下一步的快速阵列优化提供了便利。
阿尔法磁谱仪（AMS）实验安装在国际空间站上，是目前唯一在外太空运行的大型磁谱仪实验，自2011年5月运作以来，已采集了超过2300亿宇宙线事例。通常认为，宇宙线锂（Li）和铍（Be）原子核主要由初级宇宙线在传播过程中碎裂而产生。因此宇宙线锂、铍能谱的精确测量结果是宇宙线传播与起源研究的必要实验数据，而其同位素组分将为宇宙线研究提供新的视角。其中铍原子核的同位素比值，10Be/9Be，可作为研究宇宙线在银河系中居留时间的放射性时钟。基于AMS最新实验数据， 本报告将介绍宇宙线锂原子核同位素（6Li和7Li）、铍原子核同位素（7Be、9Be和10Be）的能谱以及同位素比值的测量结果。
Red dwarfs have been suggested to be among the possible Galactic cosmic ray sources and emitting $\gamma$-rays upto the TeV regime. As an effort to search for the GeV $\gamma$-ray counterparts of the suggested TeV emission from eight red dwarfs, we analyse the 0.2-500 GeV $\gamma$-ray emission of the regions covering them exploiting the ∼13.6 yr Pass 8 data of the Fermi Large Area Telescope. A...
Low-energy cosmic rays (LECRs) contribute substantially to the energy balance of the interstellar medium and play a significant role in the heating and chemistry of gas, that consequently impact on the star formation process. Despite current difficulties of studying LECRs directly, in the near future, next-generation MeV telescopes will provide us unique opportunity for the indirect research...
我们给出了AMS收集的11年间在1.00到41.9GV的刚度范围内的宇宙线反质子时变流强的精密测量。反质子流强表现出与其他宇宙基本粒子通量（质子、电子和正电子）不同的时间变化，这些反质子的独特数据对于理解宇宙线的电荷符号依赖性以及宇宙中反质子的起源至关重要。
带电宇宙线进入日球层后因太阳调制而发生流强的改变，太阳活动则导致宇宙线流强随时间而变化。精确测量不同种类、不同能量的宇宙线粒子随时间的变化是认识宇宙线日球层传播过程的重要实验手段。阿尔法磁谱仪（AMS）是安装在国际空间站上的大型磁谱仪实验，能够同时测量物质和反物质。正电子是宇宙线中丰度最高的反物质粒子。AMS自2011年开始运行至今已收集到超过2300亿个宇宙线事例。本报告将介绍AMS宇宙线正电子每日流强测量的最新结果，并讨论这些结果所展现的太阳调制与电荷符号、宇宙线本地星际能谱（LIS）等因素的相关性。
AMS低能电子流强每日测量的结果发现，长期来看，电子与质子的时间结构显著不同，电子、质子流强短期时间结构存在显著差异；小波（Wavelet）分析可得到不同年份阶段，电子与质子27天的周期调制性强弱对比不同；在8.5 GV以下，可以在6σ显著度以上观测到两种带电粒子流强的时滞结构。
