用于新 EAS 混合实验的羊八井大气簇射芯探测器阵列的研发

旨在观测“膝”能区的宇宙线化学成分，我们一直在研发一种新型大气簇射芯探测器（YAC，羊八井大气簇射芯探测器阵列），拟设置于中国西藏羊八井（90.522$^\circ$ E，30.102$^\circ$ N，海拔 4300 m，大气深度：606 g/m$^2$）。YAC 与西藏大气簇射阵列（Tibet-III）及地下水 Cherenkov μ子探测器阵列（MD）协同工作，作为混合实验。每个 YAC 探测器单元由 3.5 cm 厚的铅板和一个闪烁计数器组成，后者用于探测由大气簇射芯中的高能粒子引起的簇射大小。簇射大小的测量范围为 1 MIP（最小电离粒子）至 $10^{6}$ MIPs。该实验的第一阶段名为“YAC-I”，由 16 个尺寸均为 40 cm $\times$ 50 cm 的 YAC 探测器组成，分布在有效面积为 10 m$^2$ 的网格中。YAC-I 用于检验强子相互作用模型。实验的第二阶段称为“YAC-II”，由 124 个 YAC 探测器组成，覆盖面积约 500 m$^2$。内部 100 个尺寸均为 80 cm $\times$ 50 cm 的探测器以 1.9 m 的间距部署在 10 $\times$ 10 的矩阵中，外部 24 个尺寸均为 100 cm $\times$ 50 cm 的探测器分布在它们周围，以排除簇射芯远离 YAC-II 阵列的非芯事件。YAC-II 用于研究初级宇宙线成分，特别是获取覆盖“膝”区且与 100 TeV 能量附近的直接观测相衔接的质子、氦核和铁核在 5$\times$$10^{13}$ eV 至 $10^{16}$ eV 之间的能谱。本文介绍 YAC-II 的设计与性能。