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利用羊八井ARGO实验数据全天区搜寻γ射线源

作　者: 李艳荣
导　师: 崔树旺
学　校: 河北师范大学
专　业: 天体物理
关键词: 宇宙线 ARGO实验等天顶角方法全天区扫描 γ射线源
分类号: P172.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

宇宙射线是来自于宇宙空间的高能粒子流,是获得天体信息最重要渠道之一。宇宙射线的起源、加速及传播是宇宙线物理研究的基本问题。在传播过程中,由于中性的γ射线在空间传播中不受磁场的影响,观测到的γ射线的方向即为源的方向,对γ射线的观测,成为研究这一基本问题最好的探针。而通过对γ射线点源的观测,也有助于理解宇宙线的起源和加速等基本问题。位于西藏羊八井(海拔4310m)的广延大气簇射阵列(ARGO和ASγ)具有其独特的地理优势,在同类实验装置中具有低的观测阈能和高的计数率。中意ARGO实验的主要物理目标之一就是探测来自于银河内外的γ射线源,对宇宙空间γ点源的寻找方法主要有:卫星实验,大气Cherenkov望远镜实验,和地面广延大气簇射实验。卫星实验具有能够直接测量和好的分辨率等优点,但是造价过于昂贵;大气Cherenkov实验对强子和光子有很好的分辨率,然而对气体和环境的苛刻要求使得观测时间极其有限;地面广延大气簇射实验则具有视场宽,全天候,可以不间断的对整个北天区进行长期观测。本文的主要工作是分析羊八井ARGO实验自2006年7月到2007年6月的重建数据。而数据分析方法是采用一种基于等天顶角的快捷的全天区扫描方法,对重建数据样本进行分析,实现了对北天区(赤纬-10°到70°)全天区扫描搜寻γ射线源。论文第一章回顾了宇宙线知识和γ天文学的一些知识,进而介绍了γ射线源的探测手段及γ射线点源的研究现状;第二章介绍了羊八井ARGO实验装置及重建后的数据样本;第三章详细介绍了介绍了全天区扫描方法的原理,并利用蒙特卡洛模拟数据对方法进行了检验;在第四章中我们给出了全天区扫描搜寻γ点源的阶段性结果,对一年数据处理分析给出了显著性超过4σ的中心位置,与EGRET-Ⅲ源位置接近的且显著性大于3σ有8处,其中Crab Neblua显著性超出6.0σ;同时为了寻找时变源,对每个月份数据进行扫描,结果发现Mrk421在2006年7、8月份有强烈爆发,其显著性达到了6.3σ与其他试验组观测结果吻合,显著性超过4.5σ的位置我们给出了其附近的二维分布图。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 引言  9-23
  1.1 宇宙线概述  9-17
    1.1.1 宇宙线研究简史  9-11
    1.1.2 宇宙线能谱简介  11-14
    1.1.3 次级宇宙线效应  14-17
  1.2 γ射线天文学  17-18
  1.3 γ射线点源的探测  18-21
    1.3.1 空问探测卫星实验  19
    1.3.2 地面大气簇射阵列实验  19-20
    1.3.3 地面大气Cherenkov望远镜实验  20-21
  1.4 γ射线点源研究现状  21-23
2 羊八井ARGO实验  23-31
  2.1 中日ASγ实验  23-24
  2.2 中意ARGO实验  24-28
    2.2.1 ARGO实验特点与物理目标  24-25
    2.2.2 探测器布局  25
    2.2.3 RPC的结构与工作原理  25-27
    2.2.4 重建事例结构  27-28
  2.3 ARGO实验阵列数据样本  28-31
3 实验方法—全天区扫描  31-39
  3.1 背景估计的方法  31-35
    3.1.1 传统的等天顶角方法  31-33
    3.1.2 等赤纬方法  33-34
    3.1.3 基于等天顶角的全天区扫描方法  34-35
  3.2 模拟数据对全天区扫描方法的检验  35-39
    3.2.1 MC模拟数据样本的产生  35-36
    3.2.2 模拟数据样本分析  36
    3.3.3 模拟点源信号  36-39
4 全天区搜寻γ点源  39-53
  4.1 实验数据处理  39-44
    4.1.1 实验数据选择  39
    4.1.2 天顶角依赖的方位角修正  39-41
    4.1.3 初步结果  41
    4.1.4 恒星时依赖的方位角修正  41-43
    4.1.5 恒星时依赖的方位角修正后全天区扫描的二维分布  43-44
  4.2 分析结果  44-52
  4.3 小结  52-53
5 总结与展望  53-55
参考文献  55-59
致谢  59

利用羊八井ARGO实验数据全天区搜寻γ射线源

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