用ARGO实验寻找GeV-TeV能区的γ射线暴PDF电子书下载

1 绪论 1

1.1 宇宙射线的研究与发展 1

1.1.1 “宇宙射线”的由来 1

1.1.2 研究宇宙射线的意义 3

1.1.3 研究宇宙射线的观测手段 4

1.2 γ射线暴的研究概况 5

1.3 寻找高能γ射线暴的意义 7

2 γ射线暴的观测特征及相关理论 9

2.1 γ射线暴简介 9

2.2 γ射线暴的观测特征 11

2.2.1 BATSE前阶段（1967—1991年） 11

2.2.2 BATSE阶段（1991—2000年） 13

2.2.3 BeppoSAX＆HETE-2阶段（1996—2007年） 23

2.2.4 Swift阶段（2004年—） 31

2.2.5 Fermi卫星（2008年—） 37

2.3 γ射线暴的相关理论 39

2.3.1 火球-激波模型 39

2.3.2 后标准效应 42

2.3.3 能源模型 44

3 γ射线暴的高能辐射及吸收 48

3.1 γ射线暴高能辐射的可能性 48

3.1.1 理论模型预测了高能γ射线暴的存在 48

3.1.2 卫星实验对γ射线暴的能谱观测结果 49

3.1.3 卫星实验对γ射线暴的高能区观测结果 50

3.2 γ射线暴高能辐射的机制及辐射过程 51

3.2.1 逆康普顿散射 52

3.2.2 强子辐射过程 52

3.2.3 轻子辐射过程 53

3.3 γ射线暴源区对高能辐射的吸收 55

3.3.1 内激波对高能辐射的吸收 56

3.3.2 外激波对高能辐射的吸收 57

3.4 EBL对高能辐射的吸收 58

3.4.1 河外背景光子（EBL） 59

3.4.2 EBL吸收模型 60

3.4.3 EBL对甚高能光子的吸收效应 62

3.5 高能γ射线暴的地面观测现状 63

4 ARGO实验 66

4.1 广延大气簇射及其探测 66

4.1.1 广延大气簇射现象 66

4.1.2 广延大气簇射的探测 68

4.2 ARGO实验硬件系统 70

4.2.1 RPC探测器 74

4.2.2 监控系统DCS（Detector Control System） 79

4.2.3 电子学系统 81

4.2.4 触发系统 82

4.3 ARGO实验的数据 83

4.3.1 Scaler模式的数据 83

4.3.2 Shower模式的数据 86

5 γ射线暴的寻找方法&. 91

5.1 固定窗口法寻找候选事例团 91

5.1.1 固定窗口法 92

5.1.2 候选γ射线暴爆发方向的选取 93

5.1.3 向源窗口最优角半径的选取 95

5.1.4 爆发时间与持续时间的选取 98

5.2 “等天顶角法”估计本底 99

5.3 事例团显著性的估计方法 101

5.4 用羊八井ASγ实验数据符合寻找伴随暴 102

6 模拟研究ARGO探测γ射线暴的灵敏度 106

6.1 ARGO探测γ射线的有效面积模拟 106

6.1.1 模拟所用的软件包 107

6.1.2 有效面积的模拟结果 108

6.2 ARGO探测γ射线暴所需要的最低信号数 111

6.3 ARGO探测γ射线暴所需要的最低流强 114

6.4 ARGO探测γ射线暴的灵敏度讨论 121

7 利用Shower数据寻找E>10GeVγ射线暴 123

7.1 与Swift等卫星γ射线暴符合寻找 123

7.1.1 数据样本 123

7.1.2 数据处理结果 129

7.2 与Fermi卫星γ射线暴符合寻找 136

7.2.1 数据样本 136

7.2.2 数据处理结果 138

8 利用SPT数据寻找E>1GeVγ射线暴 146

8.1 SPT数据的判选 146

8.1.1 SPT数据判选方法 150

8.1.2 SPT数据判选结果 153

8.2 利用SPT数据寻找γ射线暴 156

8.2.1 寻找方法 157

8.2.2 寻找结果 158

8.2.3 GRB081102B的具体信息 163

8.3 SPT数据与Shower数据寻找γ射线暴的符合结果 166

9 ARGO实验探测γ射线暴的流强上限 169

9.1 信号上限（N95）的估计 169

9.2 流强上限（F95）的估计 171

9.3 结果讨论 176

附录 178

参考文献 185