论文部分内容阅读
雷暴期间,大气电场剧烈变化,大气电场强度可达100kV/m以上。来自宇宙空间的高能宇宙线进入大气层后形成广延空气簇射(EAS),其中的EAS次级粒子与雷暴的相互关系问题,不仅对宇宙线物理的研究,而且对气候现象的发生发展理解具有重要意义,是一个研究的热点问题。ARGO-YBJ实验是地面广延大气簇射探测阵列,坐落于海拔4300m的中国西藏羊八井地区。整个阵列由153个用RPC探测器构成的cluster铺设而成,总面值6300m2。实验有两种运行模式：scaler模式和shower模式。Scaler模式记录一定时间间隔内到达探测器每一个Cluster上的低多重数≥1、≥2、≥3和≥4的信号,一个cluster上的计数率分别约为40kHz,2kHz,300Hz,120Hz; Shower模式记录EAS次级粒子到达探测器的位置信息和时间信息,完整的重建阈能为几百个GeV,事例率可达3.6kHz。该实验的高计数率特点对仔细研究雷暴期间大气电场与EAS次级粒子的相互影响关系具有重要意义。利用ARGO-YBJ实验数据,对2011年到2012年的雷暴事例进行了分析和讨论。得到大气电场剧烈变化时,宇宙线EAS次级粒子计数率有显著变化。scaler模式n=1和n=2的计数率在雷暴期间存在明显上升,这种上升可看成是两种不同类型——A类型和B类型上升的叠加。A类型上升缓慢,恢复下降也缓慢,持续时间较长,普遍在两三个小时。它可能与大气中的放射性物质(比如氡)的浓度变化相关联。B类型则上升快,下降也快,持续时间短,通常约为20分钟左右,这可能是由RREA机制引起的,属于EAS次级粒子的大气电场效应,即TGE现象。n=3,n≥4计数率在雷暴期间则是下降的,这种下降与n=1,2计数率的B类上升相对应。n=3计数率下降百分比大多不超过1%。n>4的计数率下降较为明显,有些事例中甚至能看到接近10%的下降。ARGO实验shower模式n≥20的计数率在雷暴期间也有显著下降,这种下降与scaler模式的n≥4计数率下降类似。大气电场与计数率相关性分析后还发现,雷暴期间,scaler模式下n=1和n=2的计数率变化略晚于大气电场的变化,滞后时间约为2-3分钟,n=3、n≥4以及shower模式的n>20计数率变化在时间上与大气电场变化同步。计数率变化与大气电场的变化有明显的关联,这种关联表现为与大气电场的平方相关。n=1和n=2计数率与(E-P1)2成正相关,n=3、n≥4以及n>20计数率与(E-p1)2成负相关。这种计数率与大气电场的相关关系与Baksan实验结果类似。雷暴期间,这些宇宙线EAS次级粒子计数率的变化以及与大气电场的关联结果,对宇宙线与雷暴之间的相互影响问题的研究具有重要参考价值。