黄志成 周勋秀 黄代绘 贾焕玉 陈松战 马欣华 刘栋 阿西克古 赵兵 陈林 王培汉

1) (西南交通大学物理科学与技术学院,成都 610031)

2) (西藏大学宇宙线教育部重点实验室,拉萨 850000)

3) (中国科学院高能物理研究所,北京 100049)

4) (山东大学,前沿交叉科学青岛研究院,青岛 266237)

位于四川省稻城县海子山的高海拔宇宙线观测站(LHAASO)包含3 个子阵列,即地面粒子探测器阵列(KM2A)、水切伦科夫探测器阵列 (WCDA) 和广角大气切伦科夫望远镜阵列(WFCTA).作为LHAASO 实验的主阵列,KM2A 由5195 个地面电磁粒子探测器(ED)和1188 个地下缪子探测器(MD)组成.对地面宇宙线观测实验来说,常有两种独立的数据采集模式,即shower 模式和scaler 模式.本文通过Monte Carlo 方法,利用CORSIKA 软件包和G4KM2A 软件包,对KM2A-ED 阵列中的scaler 模式进行了模拟研究.当64 个ED 作为一个cluster、符合时间窗口为100 ns 时,多重数m ≥ 1,2,3 和4 的计数率分别约为 88 kHz,1400 Hz,220 Hz和 110 Hz.对scaler 模式探测原初宇宙线的能量和有效面积也进行了模拟计算,发现KM2A-ED 中多重数m ≥ 1时探测原初质子的阈能可降低到100 GeV、有效面积高达100 m2.本模拟结果为LHAASO-KM2A 实验中进行scaler 模式的数据触发提供了具体方案,为后续的实验数据分析提供了信息.

1 引言

宇宙线是来自宇宙空间的高能粒子(其中质子约90%,氦核约9%,电子、光子、其他重核约1%[1]),携带着粒子物理、高能天体物理、宇宙物质组成及宇宙演化的丰富信息.自1912 年奥地利物理学家Hess 发现宇宙线以来,许多空间实验和大规模地面实验投入到了宇宙线的观测研究之中,并取得了卓越的成就,但有关宇宙线的一些基本问题(如宇宙线的……