宇宙射线能谱的能量重建与质量识别的叠加模型
高能天体物理现象
2026-03-02 v1 天体物理仪器与方法
摘要
宇宙射线能谱的"肩部"可能反映银河型宇宙射线源加速的最大能量，或银河系将宇宙射线绑定起来的能力限制。对单个能谱的测量是理解肩部来源的关键工具。能量重建和成分识别是单个能谱测量的基础。大型高海拔气射 shower 观测站（LHAASO）的主要科学目标之一是测量从约 10 TeV 到约 EeV 的宇宙射线能谱和成分。在本工作中，引入一种基于叠加模型的新方法，用于重建能量和对数质量（lnA）。能量和 lnA 使用两个通用、与成分和能量无关的校准线进行重建。在 40 度以下的仰角下，能量和 lnA 的偏差分别在所有成分下均在 +-5% 和 +-0.3 范围内。该方法使用由 LHAASO 的电磁和 μ 探测器在固定距离从喷流轴线处测量的粒子密度，而不是在环形带中的积分粒子计数。基于密度的方法可提高能量和 lnA 的分辨率，尤其是针对重核。结果能量分辨率范围于低于 5% 到约 15%（超过 1 PeV），实现铁的最佳质量分辨率低于 25%（超过 10 PeV）。还报告了能量和 lnA 的喷流模型依赖性。这些依赖性随 lg(E/A) 缩放，且几乎独立于初始成分。
引用
@article{arxiv.2602.23637,
title = {Superposition model for energy reconstruction and mass identification in cosmic ray spectra},
author = {Hu Liu and Fanping Li and J. Zhao and L. Y. Wang and Zhe Li and S. Z. Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.23637},
year = {2026}
}
备注
15 pages, 15 figures, submitted to Physical Review D