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第28卷第6期 云南师范大学学报 V01．28No．6 2008年 11月 JournalofYunnanNormalUniversity Nov．2008 一 种研究TeV能区朝前区强子相互作用的新途径 兰小刚 ， 陈太红， 刘 自祥 (西华师范大学物理与电子信息学院，四川 南充637002) 摘 要： 采用 CORSIKA模拟高海拔地区EAS事例样本 ，判选出一个首次相互作用发生在低空的 10TeV能区EAS事例样本，通过探测低空 EAS事例的轴心来进行朝前区强子相互作用研究。结果证 实 ：通过研究宇宙线高能族事例发展，可以得到较理想的朝前区强子相互作用信息，从而能够有效的对 目前正在使用的各种唯象模型的朝前区强子作用性质从TeV能区进行检验。 关键词： 广延大气簇射 (EAS)；朝前区；强子相互作用 中图分类号：0572．1 文献标识码 ：A 文章编号： 1007—9793(2008)06—0025—05 随着高能粒子加速器的出现，以加速器为主的实验手段在粒子物理研究中取得了辉煌成就。但加 速器实验能够达到的能区毕竟有限，对 lOTeV以上能区的研究，加速器实验已无能为力，非加速器实验 手段得到越来越多的重视和发展。宇宙线天然地将微观粒子与宁观大体相联系，使得宇宙线作为非加 速器物理研究的一个重要部分，在粒子物理、天体物理和宇宙学的研究中起着重要的作用…。 1 膝区宇宙线研究的 “二义性困扰 到 日前为止，对膝区宇宙线成分的研究，只有依靠间接观测广延大气簇射 (ExtensiveAirShower， EAS)。间接测量必须从 EAS观测量重建初级粒子的能量及质量 (即粒子的成分)，在重建过程中有许 多不确定性：根据EAS的观测量，对初级粒子成分所作出的结论依赖于强子作用模型，采用不同的模 型，得到初级粒子的成分就会发生变化：反之，如果利用EAS观测量研究强子作用，其结论又依赖于初 级粒子成分。初级粒子成分的不确定性与强子作用的不确定性相互缠绕，造成了膝区宇宙线研究的最 大难题一 “二义性”困扰 。 利用加速器实验对高能强子多重产生进行研究时，受技术手段的限制，缺乏10TeV以上能区的朝 前区粒子信息，当外推到现有加速器实验不能覆盖的能区或运动学区域 (快度区)时，只有依赖各种理 论模型来描述那些位于极端向前的碎裂区粒子相互作用特征，故利用加速器实验提供依据建立各种唯 象模型，实际上具有很大的局限性。目前建立的模型在这一部分尚含有模型作者的主观假设性，需要检 验 2 EAS的MonteCarlo模拟 在各种地面间接测量宇宙线的实验中，高海拔间接测量能最大限度的保留初级粒子的信息。因此 高海拔宇宙线观测在高能宇宙线原初粒子谱以及强子相互作用模型研究中具有较大优势。CORSIKA (COsmicRaySimulationforKascade) 是一个利刚MonteCarlo模拟研究由不同原初粒子成分穿透人气 收稿 日期：2007—09—11 基金项目：西华师范大学科研启动基金项 目。基金编号(0711067)． 作者简介：兰小刚(1982一)，男，I~t；ll省隆昌县人 ，助教，硕士，主要从事宇宙线与高能天体物理研究 · 26 · 云南师范大学学报 (自然科学版) 第28卷 层时所引发EAS发展的软件包。经过十多年的不断改进，CORSIKA 已经发展为宇宙线界研究EAS所 广泛采用的工具。本文利用CORSIKA模拟高海拔地区(4300m)宇宙线在大气传播过程中产生簇射。 并假设一量能器(16m×20m)设置在外围探测器(99m×11lm)的中央，并模拟地面探测器阵列对EAS 事例的响应，通过探测低空EAS事例的轴心来进行朝前区强子相互作用研究。 取ATIC实验初级质子谱 ]，初级粒子入射范围：1—200TeV；跟踪粒子直到4300m的高度；采用全 MonteCarlo模拟，强子、u子成分跟踪到0．3GeV；电子、光子成分跟踪到5MeV。在一定时间内达探测器 的质子事例数可以用(1)式描述 ： N =Flux