羊八井试验相关的宇宙线和γ射线研究

~0.5 deg.@10 TeV
~0.2 deg.@100 TeV
Energy Resolution for gamma rays ~100% @3 TeV
~60% @10 TeV
~40% @100 TeV
F.O.V.
~2 sr
Effective Area for AS ~37,000 m2
寻找TeV能区的γ射线源全天区扫描工作
4.5
9*
88.8
30.2
5.2
20
318.0
40.6
4.4
10*
165.5
38.4
5.2
11
210.6
7.5
4.0
21
333.0
34.8
4.0
<<A Northern Sky Survey for Steady TeV Gamma-Ray Point Sources Using the Tibet Air Shower Array >>, M. Amenomori et al., ApJ 633, 1005 (2005) ，
8
8
Tibet AS+MD实验模拟性能
Sr FT :表面阵列探测到的粒子数和 原初能量
SNμ : 地下μ探测器探测到的muon数. 总的muon数
Eg: 1.9 10 100 1000 TeV
优化重建提高灵敏度
Energy
1.9TeV
Nμ cut value ~0.3
BG rejection g survival Sensitivity
扩展:72900M2
1）优化100TeV，花费少； 2）扩大面积达两倍；
灵敏度提高2倍
15
成功完成样机研制
PMT和BASE,套筒
闪烁体探测器样机
样机性能与模拟结果一致
1.单粒子峰
探测器性能 模拟与实验相符。
2.探测器均匀性
3.时间分辨
147 TeV γ-ray sources （2014.4）
82(35) sources(Gal.) YBJ FOV
http://tevcat.uchicago.edu/
TeV J2032+4130 and π0 decay model
TeV J2032+4130
10TeV以上最高精度宇宙线电子谱测量 及质量在10TeV以上的暗物质粒子寻找
由HESS地面实验等测量的 至5TeV的电子谱及其外推
宇宙线百年研究：起源，加速与传播
• 1912-, Hess • 哪里产生？ • 如何加速？
• 能量窗口 • 精度改进
超出
“膝”
• 精细的结构
宇宙线起源
密切相连
γ
“膝”，
“第二膝”，
“踝”，
“GZK cutoff”
e+,e- 能谱
Lhaaso
“第二膝”
踝 GZK
Leabharlann Baidu
10-100TeV宇宙线电子能谱的观测
94%
54% 2.2 times improved
10 TeV
~1
~99.85% 59%
~15 times improved
100 TeV
~40 >~99.99%
~99% BG free
8
对Crab的5σ或10事例数灵敏度 提高了一个量级以上
ASγ实验表面阵列升级
1. 继续提高100TeV能区的灵敏度对于发现性工作有重要意义； 2. 无需再增加地下μ子探测器，而只需扩大表面阵列；
•新的分析方法
用全环带天区估计背景
Crab
Mrk421
Declination
R.A.
NO.
R.A.(˚)
DEC(˚)
Signifi(σ)
NO.
R.A.(˚)
R.A.(˚)
Signifi(σ)
1
38.9
13.9
4.2
12
221.7
32.7
4.2
2
39.2
31.9
4.1
13
253.2
58.8
4.2
3
52.5
20.7
4.1
14
278.3
38.4
4.4
4
66.8
12.3
4.3
15*
286.6
5.5
4.6
5*
70.2
11.9
4.7
16
301.7
8.6
4.1
6
70.4
18.0
4.1
17*
304.4
36.7
4.0
7
78.9
18.9
4.0
18
309.5
49.1
4.3
8*
83.3
21.8
4.8
19
309.9
39.6
类似ATIC情况的 50TeV的DM湮灭
Asγ实验改进之后测量电子谱的灵敏度
报告总结
•作为Lhasso项目的缩微版，升级后的羊八井Asγ实验是现阶段在10100TeV能区，最灵敏的γ射线和电子探测器 •羊八井Asγ实验在40TeV能区达到0.1Crab的灵敏度，率先观测在 100TeV附近能区的γ射线发射。 •羊八井Asγ实验可以率先在10-100TeV能区研究宇宙线电子的能谱和 各向异性。
宇宙线电子
γ
1. 新的观测窗口 2. 邻近源 3. 暗物质粒子
中性粒子-追本朔源 能谱-加速机制
“标准烛光”蟹状星云是一个典型的电子源
电子的同步辐射
ν γ+ γir->X
电子的 逆康普顿散射
1.标准的起源和加速理论：剧 烈天体演化所产生的激波；
1.正在加速的源以观测γ最为 有效，迄今成百上千个γ源都 是电子源，核子源没找到；
MD-A:大型Tyvek水袋+1PMT ->增加单μ分辨+水质保持
7.2m
1.9m
MD探测器试运行性能
MDA与07年原型探测器对比
MDA各个水池测到的单μ谱
1. MD-A单Muon分辨率（FWHM）为34%好于Prototype 2. 单缪光电子数为07年原型探测器的17倍，约300多个光电子； 3. 运行以来，水质保持良好，单缪信号趋于稳定
2.古老源（>百万年）需要观 测宇宙线自身（遗迹）；
2.传播：各向异性等研究。
宇宙线强子起源的证据：100TeV能区伽玛射线的发射
TeV J2032+4130 (~3% Crab) TeV很强,低能弱,强子贡献会显著?
π0衰变的γ
(当最大质子
截断能量
IC
是1000TeV,
即”膝”处。)
Aharonian et al, A&A, 431, 197 (2005)
10-1000TeV
Tibet ASγ Experiment
Tibet China (90.522oE, 30.102oN) 4300 m a.s.l., since 1989
Number of Scinti. Det.
0.5 m2 x 789
Angular Resolution for gamma rays ~0.9 deg.@3 TeV
利用ASγ实验观测到高能的2D宇宙线强度
《科学》314(2006)439-443
HEGRA J2032+4130
地面EAS实验对强子本底的区分
LHAASO的微缩版 当前10TeV以上能区国际最灵敏的γ/电子探测器（已经试运行中）
暗物质粒 子间接探 测
宇宙射线 起源
中方设计，安装，维护和运行
MD： Tyvek墙壁+3PMT->增加动态范围