为 EUSO-SPB2 任务模拟广延空气簇射中μ子地磁效应
天体物理仪器与方法
2023-10-13 v1 空间物理
摘要
超压气球二号极端宇宙空间观测站（EUSO-SPB2）通过在 33 km 高度飞行一台切伦科夫望远镜（CT）来测量来自上行高能宇宙射线的广延空气簇射（EASs）。该望远镜可倾斜至刚高于地球边缘，即水平线下 5.8 度，从气球视角看距离为 650 km。这种配置能够探测比下行簇射发展路径更长的 EASs。以 100 GeV μ子为例，其寿命对应于地球高层大气中 620 km 的路径长度，在那里由于大气相互作用导致的能量损失减少（在 15 km 高度仅约 40 MeV/km 损失）。在此配置下，μ子在衰变前可在地球地磁场中弯曲飞行数百公里。这些效应导致与 Xmax 处的簇射相比，在更大簇射深度处 EASs 具有更密集的μ子，这一结果称为μ子尾。本模拟旨在理解 EUSO-SPB2 上的 CT 是否能测量μ子尾产生的切伦科夫信号并观测μ子在地磁场中偏转的效应。我们发现切伦科夫信号的时间和角分布可将μ子成分与主要切伦科夫信号分离，并识别了μ子在地磁场中偏转的可量化效应。然而，目前我们无法模拟足够多的事件来分析到达 CT 孔径大小区域内的光子分布。因此，我们无法就 EUSO-SPB2 是否能观测到这些效应得出结论。
引用
@article{arxiv.2310.07832,
title = {Simulating Geomagnetic Effects on Muons in Extensive Air Showers for the EUSO-SPB2 Mission},
author = {Duncan Fuehne and Tobias Heibges},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.07832},
year = {2023}
}
备注
Proceedings of Science for the 38th International Cosmic Ray Conference