利用LHAASO-KM2A对G65.0+0.1区域10-300 TeV伽马辐射研究及ED-PMT批量测试

来源 :山东大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zbtoy
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
自1912年Hess发现宇宙线以来,人类对宇宙线的研究已有110多年的历史,但是宇宙线的起源、加速以及传播这三个基本问题至今未得到确切的答案。随着探测技术的发展,依靠γ天文来逐个研究天体源成为了目前寻找宇宙线源和研究其加速的重要的手段。目前主要的伽马射线实验有空间费米卫星实验、切伦科夫望远镜阵列H.E.S.S.等、地面簇射阵列Tibet-ASγ和HAWC,至今虽然发现了大量伽马射线源,但是,这些实验的观测能量范围大都在几十TeV以下,并不能有效区分伽马射线的辐射机制。预期100 TeV以上的超高能伽马射线观测将为天体源辐射机制研究提供关键信息,有望解决银河系内直到PeV宇宙线起源的问题。由我国科学家提出并建设的高海拔宇宙线观测站(LHAASO)是甚高能和超高能区目前世界上规模最大、灵敏度最高的复合型宇宙线探测装置。LHAASO有三个子阵列组成:一平方公里阵列(KM2A)、水切伦科夫阵列(WCDA)、广角切伦科夫望远镜阵列(WFCTA)。KM2A作为LHAASO的主体阵列之一,由5195个电磁粒子探测器(ED)和1188个缪子探测器(MD)组成,其观测能量范围从10 TeV-10 PeV,主要目标是对北天区开展巡天伽马源观测,得益于大面积的缪子探测器对宇宙线本底的强大排除能力,其对100 TeV以上伽马射线的探测灵敏度是此前所有实验的十倍以上。本论文的主要工作就是KM2A阵列数据对伽马射线源进行测量和研究。KM2A采用边建设边运行的方式,1/2规模阵列于2019年底运行,3/4规模阵列于2020年12月开始运行,2021年7月20日全阵列正式开始运行。利用KM2A阵列从2019年12月27日到2021年7月19日期间的实验数据,本文首先测量了蟹状星云(Crab Nebula)的辐射,Crab Nebula是伽马天文领域的“标准烛光”,基于此对KM2A的阵列性能进行了检验。利用对Crab Nebula的位置测量研究了阵列的指向经度,结果显示阵列指向精度优于0.1°,对Crab Nebula方向事例的扩展测量显示KM2A阵列的角分辨在100 TeV时优于0.3°。通过对Crab Nebula的长期监测表明KM2A阵列在此期间运行稳定。另外,本文也利用伽马射线模拟数据分析了 KM2A的角分辨、芯位分辨、能量分辨以及伽马质子鉴别能力,模拟预期结果与实验数据测量结果较好的吻合,KM2A对Crab Nebula能谱的测量结果在300 TeV以下与此前实验结果较好的吻合。这些结果表明了KM2A阵列对伽马射线源测量可靠性,为进一步基于KM2A阵列数据开展其它伽马射线源的测量奠定了坚实的基础。基于KM2A数据,本文进一步研究了G65.0+0.1区域的10 TeV以上的伽马辐射。这个区域处于银盘附近,包含有脉冲星、脉冲星风云、超新星遗迹、分子云等,MAGCI、HAWC、Fermi、VERITAS等都对这个区域进行了观测,观测结果并不相同。利用KM2A数据,我们在个区域观测到两个显著的伽马辐射超出信号,即LHAASO J1954+2834与LHAASO J1959+2846,在能量大于63 TeV的时候,两个源的显著性分别为10.01 σ和9.02 σ。LHAASO J1959+2846没有已知的甚高能伽马射线源对应体,是一个新的甚高能伽马源。本文利用Likelihood方法给出了这两个源的位置、扩展度与能谱。LHAASOJ1954+2834的位置为Ra=298.6±0.10°,Dec=28.57±0.08°,没有测量到显著的扩展度,是一个点源,10TeV-300TeV的能谱为:(1.85±0.15stat±0.13sys)×10-15×(E/20TeV)(-2.95±0.07stat±0.02sys)(cm-2TeV-1s-1)。LHAASOJ1959+2846的位置为Ra=299.8±0.10°Dec=28.74±0.07°,其扩展度为0.31±0.08°,其能谱为:(1.32±0.15stat±0.09sys)×10-15 ×(E/20TeV)-2.78±0.09stat±0.02sys(cm-2Te-V1s-1)。本文分析了这个区域的分子云数据,并对这个区域辐射的产生机制进行模型拟合和讨论,目前的测量结果并不能给出确定性结论,未来需要积累更多实验数据并联合X射线、射电等其他波段的数据。KM2A事例的方向、芯位、以及能量的重建是基于ED探测器探测到的粒子数密度和粒子到达时间,ED探测器的核心部件之一是光电倍增管,其性能会直接事例的重建精度。本文另外一个重要的工作就是对ED使用的光电倍增管(PMT)进行检测和标定。针对ED使用的XP3960型PMT,本文设计了双读出的分压器,同时对PMT的阳极和第六打拿级信号进行读出,动态范围大于10000个粒子,以满足KM2A可以探测到的伽马能量到达10 PeV。我们对5000多支PMT的非线性进行了测试,其最大线性电流(定义非线性度为5%)均大于990 mA(对应于10000个粒子)。此外,也对每支PMT的噪声计数率进行了测试,其噪声平均值为2.1 Hz远优于200 Hz的指标需求;ED工作的环境其温度差有50℃,为了使得ED探测到的单粒子信号变化小于10%,我们对每支PMT的温度系数进行了测试,满足0.2%/℃的需求指标;ED是通过12根光纤将闪烁体产生的闪烁光传至PMT端面,因此我们对PMT的光阴极面均匀性也做了检查,这5000多支用于ED的PMT其光阴极面不均匀性小于10%;为了满足ED的时间分辨要求,对渡越时间分散(TTS)按照5%的比例进行了抽检,TTS均满足4.5 ns的指标需求。我们对PMT的在高计数率下的性能特征也进行了研究,PMT随着计数率的增高其增益和最大线性电流也会随之变大,但是KM2A实验的计数率为1-2 kHz,在此情况下基本不影响PMT的线性电流和增益。
其他文献
弥漫大B细胞淋巴瘤(Diffuse large B-cell lymphoma,DLBCL)是一类起源于B淋巴细胞的恶性肿瘤,在形态学、遗传学、免疫表型及临床疗效等方面具有显著异质性。尽管利妥昔单抗联合环磷酰胺、多柔比星、长春新碱、强的松(R-CHOP)化疗方案显著提高大多数DLBCL患者的缓解率及长期生存率,仍有约1/3的患者因难治或复发而不能治愈。因此,如何在R-CHOP治疗方案基础上进一步提
学位
随着十四五规划的开展,统筹推进基础设施建设成为了主要的发展方向,系统完善、灵活高效、智能环保、安全可靠成为现代基础设施建设的基本要求。为了布局新型基础设施建设的大方向,全断面隧道掘进机的推广与使用越来越广泛,出现在十四五规划中的多个大型基础设施建设工程中。据统计,这些在建或将建的多数隧道首选方案均为TBM施工,同时伴随经济的快速发展,具备机械化、自动化、智能化的隧道施工方法将成为时代主流,TBM法
学位
硝基酚类化合物是大气环境中普遍存在的一类含氮有机物,主要来源于人为活动的一次排放与环境中的二次生成。硝基酚类化合物具有显著的气候、环境、健康效应,它们不仅影响辐射强迫、区域气候和空气质量,还抑制植物生长、危害动物和人体健康,因此明确大气环境中硝基酚类化合物的来源与排放至关重要。以往研究表明,燃料燃烧与工业过程是大气硝基酚类化合物的潜在排放源。截至目前,生物质燃烧导致的硝基酚类化合物的排放已基本查明
学位
党内政治生态集中反映政党自身的政治生活状态和政治发展环境。它以“客观存在”的价值形态,直接影响着党员干部的价值取向和行为选择,事关政党的建设质量与发展方向。之于马克思主义政党而言,党内政治生态状况,关系到党的先进性的保持与发展,关系到党的战斗力的淬炼与彰显,因而关系到政党初心的恪守、政党使命的实现。习近平指出,为全面推进党的建设新的“伟大工程”,必须“要有一个好的政治生态”。这一重大政治判断,是从
学位
马克思恩格斯没有论文化的专著,在《马克思恩格斯全集》中,“文化”一词出现的频次也并非很高,其涵义亦不固定,大至人化,小到文艺。但可以肯定,他们虽未形成系统的文化思想体系,却不乏丰富、深邃的文化思想。马克思恩格斯最广义的文化等同于“人化”,本文就是以此为研究对象,探讨它的源起、分类、不同类别的“人化”之间相互作用等等问题。就内容而言,马克思恩格斯文化思想的产生具有历史必然性。一、客观条件成熟。首先,
学位
多重存在样态赋予了“现实的人”集自然、社会和精神属性于一体的人性结构,这一人性结构无法容忍任何一种属性的“不在场”。因此,“现实的人”不仅需要物质家园和社会家园,还需要精神家园。精神家园以物质家园、社会家园为基础,在有意识的生命活动中获得了生成的物质条件和社会内容,更为深刻地诠释了家园于人的庇护意蕴,成为“现实的人”突破生存困境、追求生活意义的精神支点。在物质生活不断丰裕的新时代,人民日益增长的美
学位
等离子体波动普遍存在于地球磁层中,频率范围跨越多个数量级,最常见的几种波动包括分布在整个磁层的超低频波动,以及内磁层中的极低频(ELF)和甚低频(VLF)波动,如嘶声波、合声波、磁声波和电磁离子回旋波等。这些波动的能量主要来源于太阳风与磁层之间的耦合过程产生的各种等离子体不稳定性(投掷角各向异性、粒子双峰分布等能够提供自由能)。磁层中的等离子体是无碰撞的,磁层中波动作为集体相互作用的媒介,深刻影响
学位
我国存在较为严重市场分割的典型事实已经成为学术界的共识并在政策文件中多次提及。已有文献研究了地理距离导致的自然壁垒、方言等文化要素导致的社会壁垒和地方政府竞争引致的制度壁垒对我国市场分割的重要影响,但学术界对地方政府官员腐败诱致下的市场分割这一典型现象却缺乏足够的关注。腐败是一种以公权力谋取私利的行为。在我国转轨经济体制下,地方政府官员对辖区经济政策具有较大的自主权,其对辖区内企业提供政策性资源的
学位
胶质瘤是最常见的中枢神经系统的肿瘤,根据其组织病理学的特点,世界卫生组织将其恶性程度从低到高划分为Ⅰ-Ⅳ级,其中Ⅳ级胶质瘤的恶性程度最高,又被称为胶质母细胞瘤(Glioblastoma Multiforme,GBM)。成人胶质母细胞瘤大约占所有胶质瘤的56.6%,占所有中枢神经系统恶性肿瘤的48%,是最具致死性的恶性肿瘤之一,5年的平均生存率仅接近5%。它给临床治疗工作带来了巨大挑战。目前胶质母细
学位
教育是立德树人的事业,是国之大计、党之大计。习近平在全国教育大会上强调要解决好“培养什么人、怎样培养人、为谁培养人”的问题,着力推进教育强国建设、办好人民满意的教育。新时代大学生群体是一个特殊的社会群体,肩负着实现民族复兴的历史使命,是中国特色社会主义现代化建设的主力军,其思想政治素质、本领才干能力、责任担当作为如何,直接影响着党和国家事业的兴衰成败。党和国家也期待着大学生思想政治教育工作有更为宽
学位