DAMPE电荷测量、氦核能谱分析及高能天体物理研究

发布时间：2023-03-27 19:34

　　宇宙线的研究自19世纪末开始,历经百年的探索,人们已经对宇宙线进行了深入广泛的研究。近些年人们发现宇宙线在几百GeV处存在明显的能谱变硬特征,这一发现跟此前预测的单幂律能谱存在明显的冲突,可能对宇宙线加速、传播等物理过程有重要意义。但纵观近些年的空间宇宙线卫星实验,测量能量上限至多到几万亿电子伏特(～TeV),与地面实验相比仍有一定的不足,对于略显观测空白的几个TeV到百TeV能段,空间实验几乎很难覆盖。主要因为高能段粒子数密度低且本身实验设备的有效观测面积较小。而这一能段恰好较好地衔接了目前空间和地面实验的能区,因此具有重要的科学意义和探索价值。宇宙线观测历史和探测方式主要在本论文第一章介绍,同时,我们也着重描述一些宇宙线探测实验以及直接和间接两类探测方式的不同。接下来的部分主要介绍本人在“悟空”号(DAMPE)的电荷测量、氦核能谱分析等方面所开展的研究工作,最后还将介绍我们在天体物理方面所开展的两项理论研究。第二章介绍我们对“悟空号”的塑闪探测器位置刻度和荧光衰减修正以及电荷重建方面所开展的研究。塑闪电荷分辨率的优劣非常依赖PSD晶体的准确位置。我们发展了一种计算晶体的位置变化的方...

【文章页数】：118 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
第1章 引言
    1.1 宇宙线的早期研究
        1.1.1 宇宙线的发现
        1.1.2 宇宙线的能量研究
        1.1.3 宇宙线的广延空气簇射及核子相互作用
    1.2 宇宙线的两大类探测方法
        1.2.1 宇宙线的空间探测
        1.2.2 宇宙线的地面探测
    1.3 小结
第2章 DAMPE探测器几何位置校准与电荷测量
    2.1 塑闪探测单元的位置校准
        2.1.1 位置校准的目的与方法
        2.1.2 挑选用于位置校准的样本
        2.1.3 位置校准的最小二乘迭代算法
        2.1.4 塑闪位置校准的应用
        2.1.5 塑闪探测单元位置的稳定性
        2.1.6 位置校准方法的模拟验证
        2.1.7 小结
    2.2 量能器探测单元几何位置校准
    2.3 塑闪电荷重建
        2.3.1 塑闪荧光衰减修正
        2.3.2 塑闪电荷重建方法
第3章 氦核宇宙线能谱测量
    3.1 氦核宇宙线测量现状和进展
        3.1.1 先进薄电离量能器的氦核能谱
        3.1.2 PAMELA实验的氦核能谱
        3.1.3 CREAM实验的氦核能谱
        3.1.4 AMS02实验的氦核能谱
    3.2 “悟空号”量能器高能晶体饱和现象及修正方法
        3.2.1 量能器晶体饱和读出简述
        3.2.2 饱和修正方法
        3.2.3 饱和修正效果
    3.3 “悟空号”氦核能谱的测量
        3.3.1 氦核宇宙线挑选
        3.3.2 PSD电荷匹配和有效接收度计算
        3.3.3 氦核中背景污染估计
        3.3.4 能谱反卷积
        3.3.5 DAMPE的氦核能谱
        3.3.6 氦核系统误差分析
第4章 高能天体物理研究
    4.1 “悟空号”质子宇宙线能谱在大约10 TeV处的变软结构的起源研究
        4.1.1 宇宙线能谱结构现状的介绍
        4.1.2 能谱变软的起源
        4.1.3 小结
    4.2 中子星最大引力质量的限制
        4.2.1 双中子星并合形成超大质量中子星的简化方法
        4.2.2 可产生并合致密星的状态方程
        4.2.3 j/j_Kep限制最大引力质量的作用
        4.2.4 小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果



本文编号：3772725