论文摘要
观测表明,雷暴期间电场强度的最大值在850-1300 V/cm之间,有的甚至超过2000V/cm,持续时间长达几十分钟。在如此强的雷暴电场加速/减速作用下,宇宙线次级带电粒子的特性将受到不可忽略的影响。Wilson首次指出,宇宙线次级粒子中质量很小的电子可被雷暴电场加速到很高的能量。1985年,Alexeenko等第一次通过地面宇宙线观测实验（Baksan Carpet array）探测到雷暴期间宇宙线强度的变化,继而许多高海拔地面宇宙线实验探测到宇宙线增强的现象。这些现象与1992年Gurevich提出的相对论电子逃逸雪崩机制（relativistic runaway electron avalanche,RREA）相符,但不能排除其他物理机制的可能。ARGO实验观测到雷暴期间地面宇宙线强度出现下降的现象,用RREA机制无法给予合理解释,那么产生这种现象的加速机制是什么呢?大型高海拔宇宙线观测站（LHAASO）位于四川稻城,夏季雷暴天气频繁,有利于研究雷暴电场对宇宙线的影响,可为分析理解电场对宇宙线次级带电粒子的加速机制提供信息。本文采用Monte Carlo方法,模拟研究了不同强度雷暴电场对LHAASO探测面的宇宙线次级粒子特性的影响。若不考虑电场的影响,在LHAASO探测面,电子的数目比μ子多23倍、μ子横向分布范围比电子宽广、μ子的能量比电子大。在电场作用下,电子的能量分布发生了变化。在低能段,总电子数目明显增加;在高能段,电场的影响不明显。当电场强度为1700 V/cm（大于逃逸电场）时,能量小于120 MeV的电子可被加速,在能量小于60 MeV的范围,总电子数目呈指数增长（增加幅度高达2252%）,雷暴电场对次级粒子的加速机制与相对论电子逃逸雪崩机制（RREA）相符。当电场强度为1000 V/cm（小于逃逸电场）时,能量小于70 MeV的电子可被加速,其数目明显增加,但增加幅度（86%）远小于逃逸电场时的幅度。文中对小于逃逸电场时,雷暴电场加速宇宙线次级粒子的物理机制进行了讨论。本模拟结果可为理解LHAASO实验数据特点、研究雷暴期间宇宙线强度的变化等提供了重要信息。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 闫瑞瑞
导师: 周勋秀
关键词: 宇宙线,雷暴电场,模拟,实验
来源: 西南交通大学
年度: 2019
分类: 基础科学
专业: 物理学
单位: 西南交通大学
基金: 国家自然基金 No.11847307,No.11475141
分类号: O572.212
DOI: 10.27414/d.cnki.gxnju.2019.000135
总页数: 63
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