朝前區(qū)強子相互作用及p-air非彈性作用截面研究.pdf

1、目前在空間運載工具上進行的對初級宇宙線成分和能譜的直接測量只能達到1014eV，短期內(nèi)難以達到1015eV能區(qū)。膝區(qū)宇宙線成分的研究都依賴在地面對大氣簇射(AS)的測量，即所謂間接測量。分析間接測量的數(shù)據(jù)并導(dǎo)出物理結(jié)果，必須依靠MonteCarlo模擬。迄今的實驗結(jié)果表明，不論采用何種分析方法，膝區(qū)宇宙線成分的結(jié)論都對MonteCarlo模擬中使用的強子作用模型有依賴，至今不同實驗對膝區(qū)宇宙線成分所作出的結(jié)論存在明顯分歧；即使同一實驗，

2、采用不同實驗裝置記錄不同觀測量，也對膝區(qū)成分報道了互不一致的結(jié)論。針對膝區(qū)宇宙線成分研究中存在的問題，近年來提出了進一步檢驗和改進強子作用模型的要求。 根據(jù)MonteCarlo對宇宙線大氣簇射傳播過程的描寫和模擬，大氣簇射（AS)的發(fā)展主要受強子作用模型中朝前區(qū)粒子產(chǎn)生以及質(zhì)子一空氣核(p-air)非彈性作用截面的影響。由于多數(shù)朝前區(qū)粒子產(chǎn)生于小傳遞動量過程(即軟作用)，微擾QCD不適用于求解軟作用，存在各種描寫軟強子作用的唯象

3、模型。因而，檢驗強子作用模型應(yīng)主要從這兩方面著手。 所有描述宇宙線大氣簇射的唯象模型中未知參量的確定，都依賴于加速器實驗提供依據(jù)。但是至今的加速器實驗?zāi)軌蛱峁┙⒛Ｐ偷囊罁?jù)并不充分，目前強子作用加速器實驗的狀況是：當能量低于2TeV時，有比較充分的建立模型依據(jù)；但當能量高于10TeV，由于加速器實驗未能獲得有關(guān)運動學(xué)區(qū)(朝前區(qū))的信息，建立模型的依據(jù)愈來愈不充分。因此對強子相互作用模型的檢驗或改進應(yīng)主要放在朝前區(qū)并應(yīng)從10TeV

4、能區(qū)開始。 本工作假定把一臺高性能和大接收度的強子量能器安置在羊八井ARGO陣列的中央，以探測直達質(zhì)子事例以及探測低空AS事例的軸心。為了證實本工作能夠得到的物理結(jié)果，本工作采用MonteCarlo方法模擬宇宙線大氣簇射，采用CORSIKA中的QGSJET強相互作用模型產(chǎn)生MonteCarlo的AS事例樣本，讓所有MonteCarlo事例通過強子量能器和ARGO陣列，形成MonteCarlo的觀測事例樣本，然后確定兩組事例選擇條

5、件，選出兩個事例樣本，分別進行朝前區(qū)強子相互作用以及p-air非彈性作用截面研究。 本工作證實：通過模擬2-3年的實驗數(shù)據(jù)，可以以小于l﹪的統(tǒng)計誤差重新測得1-20TeV的p-air非彈性作用截面。與已有的測量該能區(qū)截面的其它實驗方法相比，這一方法采用AS反符合辨別直達質(zhì)子，具有更高的準確性及可靠性，其結(jié)果可用于對當前AS模擬計算中正在使用的截面進行校驗；同時采用本實驗方案可以得到一個足夠大的低空事例樣本，從而能夠有效的對目前正