利用电子跟踪康普顿相机在气球高度观测弥漫宇宙和大气伽马射线
天体物理仪器与方法
2015-03-19 v2
摘要
我们利用亚MeV伽马射线气球载成像实验I作为第一步，在气球高度观测了弥漫宇宙和大气伽马射线，旨在未来实现高灵敏度的全天巡天。SMILE-I 采用了一种电子跟踪康普顿相机，由作为康普顿散射靶的气体电子跟踪器和作为吸收体的闪烁相机组成。搭载 SMILE-I 探测器的气球于 2006 年 9 月 1 日从日本宇宙航空研究开发机构宇宙科学研究所的三陆气球中心发射，飞行持续了 6.8 小时，其中包括在 32-35 公里高度平飞 4.1 小时。在平飞期间，我们成功探测到在 100 keV 至 1 MeV 之间、天顶角低于 60 度的 420 个向下伽马射线。为了获得弥漫宇宙伽马射线的通量，我们首先使用 Geant4 模拟了它们在大气中的散射，对于在大气深度 7.0 g cm⁻² 处探测到的伽马射线，我们发现能量为 150 keV 和 1 MeV 的伽马射线中，分别有 50% 和 21% 在到达探测器之前已在大气中发生散射。此外，通过使用 Geant4 模拟和 QinetiQ 大气辐射模型，我们估计探测到的事件由弥漫宇宙和大气伽马射线（79%）、宇宙射线与探测器周围材料相互作用在仪器中产生的次级光子（19%）以及其他粒子（2%）组成。获得的增长曲线与 Ling 模型相当，弥漫宇宙和大气伽马射线的通量与先前实验的结果一致。根据我们的 SMILE-I 结果，估计了未来 SMILE 实验在 150 keV 至 20 MeV 之间测量伽马射线的预期探测灵敏度，发现在约 1 MeV 处比其他实验好十倍。
引用
@article{arxiv.1103.3436,
title = {Observation of Diffuse Cosmic and Atmospheric Gamma Rays at Balloon Altitudes with an Electron-tracking Compton Camera},
author = {Atsushi Takada and Hidetoshi Kubo and Hironobu Nishimura and Kazuki Ueno and Kaori Hattori and Shigeto Kabuki and Shunsuke Kurosawa and Kentaro Miuchi and Eiichi Mizuta and Tsutomu Nagayoshi and Naoki Nonaka and Yoko Okada and Reiko Orito and Hiroyuki Sekiya and Atsushi Takeda and Toru Tanimori},
journal= {arXiv preprint arXiv:1103.3436},
year = {2015}
}
备注
The Astrophysical Journal accepted