l3c宇宙线实验多μ事例与“膝”区物理的研究

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1、摘要在经过了二，三十年的努力以后，宇宙线能谱中”膝”区的原初成分和作用机制至今仍然是困扰人们的一个难题，同时也是当前粒子天体物理所关心的一个热点课题。由于超高能宇宙线(E>101'eV)的流强非常小，平均约为60M-2、一、。:一‘，使得空间实验很难进行直接的测量和研究，对其成分的识别更为困难。当前的超高能宇宙线实验大都采用大气簇射阵列，地下的各种探测器，或者二者相结合、来间接进行测量。利用这种间接测量来分析原初成分的结果在很大程度上将受到所使用的强相互作用模型的影响。同时由于各大气簇射实验以及地下探测器本身的局限性，使得当前各个实验组的测量结果之间存在着较大

2、的差异。L3十C宇宙线实验利用位于地下约45米深处的L3磁谱仪，可精确测量能量在20一2000GeV范围内的大气u子的动量。经过1999年和2000年两年的运行，L3+C共收集到了约1.2x101“个有效的大气u子触发事例。这些触发数据在经过重建程序处理以后，被用于进一步的物理分析，包括大气h谱，点源，月影和日影等分析工作。然而由于原有的COL3重建程序基于磁谱仪的单个卦为单位进行处理，这使得重建的效率大为降低，并且无法正确重建高多重度的事例。为了满足包括寻找奇异事例以及高多重度u子事例分析等物理工作的需求，L3十C中国组成员积极参与并最终实现了一个与原有重建

3、程序的径迹拟合算法不同的，在整个磁谱仪内识别径迹的跨卦重建程序。本文在对第一版本的跨卦重建程序的代码进行升级优化的基础之上，对径迹的重建进行了拟合修正，并改进了程序对高多重度户子事例的重建能力。新版本的重建程序的动量分辨较原有跨卦程序有了较大的改进，并可重建出多重度高达50条径迹的事例。本文通过选择多径迹的u子事例，并结合地面上的面积为54mx30二的大气簇射阵列数据，挑选出能量在，，膝”区附近的原初宇宙线事例，以系统地研究膝”区原初宇宙线的成分。本文的工作显示，来自地下L3磁谱仪的高多重度u子事例，以及与地面上的EAS阵列符合的多u事例，均支持在”膝”区原初

4、宇宙线成分变重的结论。关键字:宇宙线成分强相互作用，广延大气簇射，径迹重建，L3十C实验AbstractThecompositionofthecosmicraysinthe"KNEE"(-1O"eV/nucleus)re-gionhasbeenkeepingunsolvedduringthelastdecades.Sincethefluxoftheprimarycosmicrays二，ithenergygreaterthan1015eV/nucleusisonlyabout60m-25,r-ryear',itisverydificulttomeasurethe

5、compositioninthe"KNEE"regiondirectly.Instead,studiesinthehighenergyregimecanbecarriedoutindirectlythroughthemeasurementsoftheairshowercomponentsgeneratedbytheinteractionoftheprimarycosmicrayparticleswiththeearth'satmosphere,usingverylargedetectorsontheground(orunderground)withlongex

6、posuretime.Thiskindofindirecttechniquesencountersanmaindificultwhileittrytoreconstructtheprimaryinformations(energy,charge,particleidentification,etc.)fromthemeasurementsofthesecondaries,sincethesereconstructionsdependonhadronicinteractionswhicharestillundeterminedfortherelevantener

7、giesandkinemacticalregionsatpresent.TheL3+CexperimentusestheundergroundL3muonspectrometerwithTOscintillatorstomeasurethecosmicmuousfrom20GeVto2000GeV.Ithascollected1.2x10`eventsduringthedatatakingin1999and2000.Thedatawerethenreconstructedandusedinfurtheranalysesforthemuonspectum,poi

8、ntsourcesearch,moon