基于塑料靶板探测器的宇宙射线μ子观测与太阳调制效应研究
高能天体物理现象
2025-07-08 v1 天体物理仪器与方法
核实验
仪器与探测器
摘要
宇宙射线源自恒星、超新星及其他天体物理源头，由高能粒子组成，进入地球大气层。这些主要宇宙射线与大气原子发生相互作用后产生次级粒子，包括中子、电子和μ子，其中μ子在地面水平上占据主导地位。由于μ子数量丰富、稳定性好以及能量损失机制 well-characterized，μ子成为探索宇宙射线基本性质的关键探针。研究μ子能量分布、昼夜各向异性及其受太阳活动调制的效应，为理解粒子加速度机制及太阳和大气效应提供了关键见解。本研究旨在通过塑料靶板探测器系统表征μ子计数谱和各向异性特征。实验在 2023 年 12 月至 2024 年 2 月的三个月期间进行，利用配备双端光电倍增管(PMT)的长条塑料靶板探测器，搭载高分辨率数字数据采集系统。采用双端 coincidence 测量技术，以抑制热噪声和其他背景干扰，提高信噪比。μ子计数率的昼夜变异呈现明显模式，8:00 至 13:00 时段系统性降低。这一现象归因于太阳屏蔽效应，即白天太阳活动增强调制了到达地面水平的银河宇宙射线通量。本研究还通过与 Yangbajing 宇宙射线观测站数据进行交叉比较进一步佐证了这些发现。这一观察结果凸显了塑料靶板探测器系统在捕获详细μ子谱和各向异性模式方面的可靠性。
引用
@article{arxiv.2507.03282,
title = {Observation and research on cosmic ray muons and solar modulation effect based on plastic scintillator detector},
author = {Wang Dexin and Zhang Rui and Yu Dekang and Na Hui and Yao Zhangha and Wu Linghe and Zhang Suyalatu and Liang Tairan and Huang Meirong and Wang Zhilong and Bai Yu and Huang Yongshun and Yang Xue and Zhang Jiawen and Liu Mengdi and Ma Qiang and Yu Jing and Ji Xiuyan and Yu Yiliqi and Shao Xuepeng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.03282},
year = {2025}
}