LHAASO 模拟： KM2A 灵敏度估计

河北师范大学 崔树旺 颜月先

代表 LHAASO 合作组

南昌大学 2010.4.17

河北师范大学 崔树旺 22010 高能物理年会 南昌

内容： Gamma 天文多波段的观测 LHAASO-KM2A 阵列物理目标 KM2A 阵列有效面积和角分辨 KM2A 阵列对 crab 源灵敏度估算 小结

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Gamma 天文多波段观测

SWIFT 15-350 keVFermi/GLAST 0.1-200 GeV

MAGIC HESS VERITAS 0.1-100 TeV

Tibet As 、 ARGO-YBJ 、 MILARGO 1-100 TeV

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源数量的不断累积

有利于源的分类： 实现对各种不同类型源的辐射机制的统计分析研究，

寻求高能辐射的共同规律 寻找 TeV 光子银河宇宙线起源证据：

探索产生 γ 射线的细微差别，搜寻宇宙线粒子在源区被加速的确切证据

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目前地面实验： IACT 实验：

角分辨能力强 粒子分辨能力强 巡天能力不足 缺乏持续观测能力

EAS 实验 全天区、持续观测 角分辨能力不足 缺乏粒子分辨能力

灵敏度较高

灵敏度不足

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需要：高灵敏度，具有巡天功能，宽能域范围的地面阵列，

LHAASO

KM2A是 LHAASO计划的主体部分

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KM2A=ED+MD

15m

1 m2 闪烁体计数器 with 0.5cm 铅版 ---- ED 探测器

36 m2 闪烁体计数器 with 2.8m 土层—— MD 探测器

ED array + MD array

5137 1206

30m

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KM2A 阵列的物理目标 测量高能（ >30TeV ） gamma 射线源的精

细结构，寻找新的宇宙线源

问题是：阵列设计能不能满足以上物理目标的需要，这

样的阵列灵敏程度如何？

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MC Simulation Air shower:

Corsika 版本 6600 Primary energy of particle : 3TeV----10PeV Zenith angle: 0—45 degree

Km2a detector response simulation 探测器和阵列模拟程序：基于参数化的快速模拟程序

（马新华，刘玉娟，崔树旺） 投点范围 : 1200x1200(m2) Events selection:

reconstructed zenith angle < 45degree. number of triggered detector > 20. Inner events. （ R<500 m ）

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芯内事例

距离芯位尺度 (m)

Proton

E0>30TeV

Muons <4事例

数

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能谱响应

蓝色 proton

红色 gamma

Log10(E0)

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阵列角分辨能力

事例角差分布 (°)

E>30TeV

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探测效率

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/p ??--- 粒子分辨P --- 蓝色

gamma --- 红色

Ntrig > 90

Shower 中的电子成分

Show

er 中

的子

成分

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QfdTNdEEJEA

fdTdEEJEA

QNtrigN

NtrigNNS

E trigBeffp

Eeff

B

p

)()()()()(

)()()()()(

)(

)()(

-1-1-1-2-2.7-5cr TeVSrscmE101.43J

-1-1-12-2.67-11 TeVSr scmE2.86x10J Crab flux ： CR flux ：

hourf

dT

53.6)(

365)(

%70)(

hourf 87.1150 hourf 37.23015 hourf 29.24530

观测 crab 源显著性计算：

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灵敏度计算结果

NtrigMean Energ

y(TeV)Proton

events ( >E )Survival

Gamma events ( >E

)survival Q factor FLUX(I crab)

20—30 5.89 20412466 0.020691 38294 0.51559 3.7 0.164

30-45 9.89 19594048 0.005999 29539 0.511385 6.6 0.113

45-65 13.84 5650216 0.001424 16435 0.521018 14.5 0.052

65-90 20.53 2819337 0.000248 10550 0.564140 36.3 0.022

90—100 33.5 1333033 0.000101 5890 0.674356 68.1 0.0146

100-120 50.68. 431276 0.000073 2679 0.716314 85.5 0.0146

120-180 62.22 143571 0.000028 1346 0.757994 145 0.0098

180-260 85.57 85333 0 956 0.870353 BF 0.0120

260-360 159.1 35047 0 560 0.940986 BF 0.0189

360-500 284.2. 6899 0 195 0.969919 BF 0.0527

500-700 430.4 1564 0 68 0.976934 BF 0.149

700~ 1050 679 0 29.6 0.995348 BF 0.339

以 5 为标准

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小结： 模拟和计算结果显示： LHAASO-KM2A 阵列在大于 30T

eV 能区具有很高（低于 1%crab 流强）的灵敏度 . 与同期计划中的实验相比，具有很强的竞争力

模拟需要回答的问题还有更多： 目前阵列布局是不是最优化的？

探测器之间的距离变化对角分辨和探测器费用的优化 MD 探测器的合理布局

KM2A 对不同天区、不同能谱源的灵敏度？ 提高粒子分辨的办法？？ 如何结合 LHAASO 其它设备，提高阵列的性能

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谢谢！