朝前區(qū)強(qiáng)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(yùn)載工具上進(jìn)行的對(duì)初級(jí)宇宙線成分和能譜的直接測(cè)量只能達(dá)到1014eV，短期內(nèi)難以達(dá)到1015eV能區(qū)。膝區(qū)宇宙線成分的研究都依賴在地面對(duì)大氣簇射(AS)的測(cè)量，即所謂間接測(cè)量。分析間接測(cè)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(shí)驗(yàn)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(duì)MonteCarlo模擬中使用的強(qiáng)子作用模型有依賴，至今不同實(shí)驗(yàn)對(duì)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(shí)驗(yàn)，

2、采用不同實(shí)驗(yàn)裝置記錄不同觀測(cè)量，也對(duì)膝區(qū)成分報(bào)道了互不一致的結(jié)論。針對(duì)膝區(qū)宇宙線成分研究中存在的問(wèn)題，近年來(lái)提出了進(jìn)一步檢驗(yàn)和改進(jìn)強(qiáng)子作用模型的要求。 根據(jù)MonteCarlo對(duì)宇宙線大氣簇射傳播過(guò)程的描寫和模擬，大氣簇射（AS)的發(fā)展主要受強(qiáng)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(dòng)量過(guò)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(qiáng)子作用的唯象

3、模型。因而，檢驗(yàn)強(qiáng)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(shí)驗(yàn)提供依據(jù)。但是至今的加速器實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛱峁┙⒛Ｐ偷囊罁?jù)并不充分，目前強(qiáng)子作用加速器實(shí)驗(yàn)的狀況是：當(dāng)能量低于2TeV時(shí)，有比較充分的建立模型依據(jù)；但當(dāng)能量高于10TeV，由于加速器實(shí)驗(yàn)未能獲得有關(guān)運(yùn)動(dòng)學(xué)區(qū)(朝前區(qū))的信息，建立模型的依據(jù)愈來(lái)愈不充分。因此對(duì)強(qiáng)子相互作用模型的檢驗(yàn)或改進(jìn)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(tái)高性能和大接收度的強(qiáng)子量能器安置在羊八井ARGO陣列的中央，以探測(cè)直達(dá)質(zhì)子事例以及探測(cè)低空AS事例的軸心。為了證實(shí)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(qiáng)相互作用模型產(chǎn)生MonteCarlo的AS事例樣本，讓所有MonteCarlo事例通過(guò)強(qiáng)子量能器和ARGO陣列，形成MonteCarlo的觀測(cè)事例樣本，然后確定兩組事例選擇條

5、件，選出兩個(gè)事例樣本，分別進(jìn)行朝前區(qū)強(qiáng)子相互作用以及p-air非彈性作用截面研究。 本工作證實(shí)：通過(guò)模擬2-3年的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以以小于l﹪的統(tǒng)計(jì)誤差重新測(cè)得1-20TeV的p-air非彈性作用截面。與已有的測(cè)量該能區(qū)截面的其它實(shí)驗(yàn)方法相比，這一方法采用AS反符合辨別直達(dá)質(zhì)子，具有更高的準(zhǔn)確性及可靠性，其結(jié)果可用于對(duì)當(dāng)前AS模擬計(jì)算中正在使用的截面進(jìn)行校驗(yàn)；同時(shí)采用本實(shí)驗(yàn)方案可以得到一個(gè)足夠大的低空事例樣本，從而能夠有效的對(duì)目前正