基于成像大气喷流技术确定的宇宙射线质子谱

HEGRA 由 4 台成像大气喷流光学望远镜（IACT）组成，用于确定 1.5 TeV 能量范围内宇宙射线质子的通量和谱。虽然 IACT 系统主要用于探测能量高于 500 GeV 的伽马射线，但它对能量高于 1 TeV 的原始质子也拥有约 $\simeq 10^6 m^2 \cdot 3 msr$ 的大型探测面积，并且能够以较为准确的能量重构能力（在该阈值附近 $\Delta$E/E 为 50%）来重建原始质子能量。此外，立体检测空气喷流的原理允许已在触发级别和软件级别通过分析立体图像来有效抑制由更重原始粒子引发的空气喷流。两者结合的能力使得我们几乎可以独立于宇宙射线化学组成来确定质子谱。我们估计在 1.5 TeV 处的谱指数准确度受系统不确定性限制，与最近的气球和空间基载实验的准确度相当。在本文中，我们详细描述了分析工具，包括详细的蒙特卡洒模拟、分析程序和结果。我们确定局部（即 1.5 到 3 TeV 范围内）的微分谱指数为 $\gamma_p = 2.72\pm 0.02_{stat.}{\pm 0.15}_{syst.}$，并获得 1.5 TeV 以上积分通量 $F(> 1.5 TeV) =3.1\pm 0.6_{stat.}\pm 1.2_{syst.} 10^{-2}/s sr m^2$。