无限风光在险峰——为羊八井宇宙线观测站建立五周年而作

 自1990年元月10日一期阵列建成并于同年六月开始正式运行以来,羊八井宇宙线观测站己经问世五周年了。五年,在已有的高山站中是个很小的数字（见表1）,然而羊八井已挤身国际超高能γ天文实验三大主力行列而名扬海外。是什么使得它如此神奇?扩大了四倍的羊八井二期阵列将会有什么表现?羊八井三期发展计划将会给地面宇宙线实验和γ天文学科形势带来怎样的变化?这些不仅是羊八井实验的参与者也是所有关心羊八井事业、想了解羊八井立足我国自然优势发展国际合作推动学科发展的经验的人们所感兴趣的事情。     

ARGO-YBJ detector simulation using GEANT4

‘G4argo＇, a GEANT4-based simulation package for the ARGO-YBJ detector, is described in this paper. C4argo incorporates in the simulation the true RPC time resolution and another 0.5 ns time uncertainty which is introduced from the offline calibration of TDC. In addition, the correct RPC geometry and the true materials for the ARGO-YBJ experimental hall are implemented. As a result, G4argo simulation shows a very good agreement with real data.     

北半球最高的宇宙线观测站二期扩建竣工

 由中国科学院高能物理研究所、西藏大学、西南交通大学、云南大学和日本国东京大学宇宙线研究所、琦玉大学、宇都宫大学、甲南大学、神奈川大学、横滨国立大学、弘前大学和湘南工学院合作建造的西藏羊八井宇宙线观测站于1990年建成。在1993年9月召开的中日两国政府文化合作协定第七次会议上,双方同意将“中日西藏羊八井宇宙线合作研究”列为两国政府文化合作协定新项目。日本政府批准了该项目两亿日元合作经费的预算。     

西藏羊八井ARGO实验大厅内氡浓度的变化规律研究

利用Lomb-Scargle傅里叶变换法和统计折叠周期分析法,对2009年8月到2011年10月期间西藏羊八井国际宇宙线站的ARGO实验大厅内的氡浓度监测数据进行研究。结果表明,实验大厅内的氡浓度具有1日和半日周期变化规律,其中以1日周期变化为主。在1 d中氡浓度的平均值为(567.2±1.1)Bq/m3,变化幅度为(79.0±1.4)Bq/m3,北京时间约11:20时达到最大,北京时间约23:20达到最小。分析还表明,在一年中月平均浓度的最小值出现在6月份,而较大值出现在下半年的某些月份,每月的日变化幅度和浓度最大时的时间多变。这些结果对环境氡的浓度变化规律及其相关理论模型研究具有重要的意义,同时对西藏地区居住环境监测评价提供了重要的参考。     

银河宇宙线起源、加速和传播问题的一些研究进展

 宇宙线研究在我国已经走过了半个多世纪,从20 世纪50 年代建于云南落雪山海拔约3180 米的观测站,到文革后建于西藏甘巴拉山海拔近5400 米的高山乳胶实验观测站,再到1990 年建成的位于海拔4270 米的羊八井国际宇宙线观测站,我国研究人员为揭示宇宙线的奥秘进行了不懈的努力,作出了重要的贡献。本文,结合国外相关研究,介绍我国在银河宇宙线起源、加速和传播问题的研究方面所取得的一些新进展。     

大型高海拔空气簇射观测站

在羊八井宇宙线观测和研究的基础上,科学家又提出了建设一座高海拔空气簇射观测站(LHAASO)的计划。LHAASO的核心科学目标是探索高能宇宙线起源以及相关的宇宙演化、高能天体演化和新物理前沿的研究。通过开展全天区γ源扫描并精确测量Y能谱,积累各种γ源的统计样本,通过对辐射机制的探索发现高能粒子的加速源,测量单成分宇宙线能谱,确定"膝"的位置,实现空间的宇宙线直接测量和地面的空气簇射测量之间的无缝连接,完成宇宙线能谱的     

近地雷暴电场与羊八井地面宇宙线关联的模拟研究

雷暴期间地面宇宙线强度变化的研究对理解大气电场加速宇宙线次级带电粒子的物理机理具有重要意义. 分析西藏羊八井ARGO实验中2012年大气电场的数据后发现, 近地雷暴电场的强度可达1000 V/cm甚至更高. 用Monte Carlo方法模拟研究了近地雷暴电场与羊八井地面宇宙线强度的关联. 当雷暴电场强度(取1500 V/cm)大于逃逸电场时, 宇宙线次级粒子中正、负电子的数目呈指数增长, 在大气深度约520 g/cm²处达到极大值, 与Gurevich等提出的相对论电子逃逸雪崩机理和Dwyer理论相符. 当雷暴电场强度小于逃逸电场时, 在所有负电场范围和大于600 V/cm的正电场范围, 总电子数目随电场强度的增大而增加; 当正电场小于400 V/cm时, 总电子数目均出现一定幅度的下降; 在电场为400–600 V/cm范围内, 总电子数目的变化与原初粒子的能量有关, 原初能量小于80 GeV时, 其次级粒子中总电子数目增加, 原初能量在80–120 GeV 范围内时, 总电子数目变化不明显, 原初能量大于120 GeV时, 总电子数目出现下降, 下降幅度约4%. 模拟结果可对羊八井ARGO实验的观测结果给予合理的解释.