宇宙射线研究和羊八井ARGO实验的简要介绍

2012年是宇宙线发现100周年。本文简单介绍了宇宙线的发现历史和对其进行探测的主要实验方法和手段,并对代表性的重要物理结果作了描述。最后。从中国的特点出发详细介绍了ARGO-YBJ实验。

Re i w r il v e A tce

Ch n s o r a f Nau e Vo 3 ieeJ u n lo tr 1 4 No. 2.

宇宙射线研究和羊八井 ARGO实验的简要介绍 *查敏副研究员，国科学院高能物理研究所，京 1 0 4 中北 00 9

*国家自然科学基金项目 (0 2 10 9 ) 1 10 3 7 4

关键词宇宙线广延大气簇射

探测手段

A RGO Y J实验 .B

21 0 2年是宇宙线发现 1 0周年。本文简单介绍了宇宙线的发现历史和对其进行探测的主要实验方法和手段， 0 并对代表性的重要物理结果作了描述。最后。中国的特点出发详细介绍了 A从 RGO. J实验。 YB

时，由于它会与微波背景相互作用而被吸收。相比较而

1引言宇宙射线指的是来自宇宙空间的高能射线。在现

言，用中微子开展天文研究，别是在高能段的研究利特对天文领域是一个很好的补充。

代物理学发展过程中，宙射线的研究占有重要的地宇位，多新的粒子都是首先在宇宙射线中发现的。例许如：云室发现了正电子、介子等，原子核乳胶发现用 用了介子等。在高能加速器没有出现以前，宙射线是宇唯一的高能粒子样本来源，一经发现，成为人们竞它就

2宇宙线的发现和基本性质宇宙线最初的迹象早在 1 9世纪初科学家们研究气体的导电性时就被人们注意到了。 1 0 9 0年德国的 Ha s nF irc i l T l sEl e,国的 Ch r sTh m- rd ihGet和 ui s r英 e u t al o e

相研究的对象。国际上为此建设了不少探测宇宙射线的大型装置，宇宙射线研究取得了很大成就。人们越来越认识到宇宙线和粒子物理、体物理密不可分。宇宙天射线研究已经成为探索宇宙起源、体演化、间环境天空

s nRe sWi o o e l n各自独立地测量空气的导电性，现总 s发是有持续的未知辐射源存在，当时普遍认为是由于地球的天然放射性造成的。在移除所有的放射源后，期处预

于不导电状态的气体总会有一些当时不能理解的剩余导电性。

为了解释这种现象，学家们陆续做了很多实科验，都没得出确定的结论。但11 9 1年奥地利物理学家 VitrF a zHes赫斯， co r n s(

等科学之谜的重要途径。 有关天体物理的研究主要围绕三个基本问题：宙宇线的起源、速和传播。宇宙线到底起源于何处？是银加河系内部，是河外星系？宇宙线粒子是如何被加速到还如此高的能量，些甚至超过 1 e有 0。 V?从遥远的“乡”家

同时也是一位气球飞行的业余爱好者 )设计了一套装，置，密闭的电离室吊在气球下 ( 2见封二 ) 1 1将图，。 91年他乘坐气球，第一只携带了高压电离室的气球升至将

穿过星际空间、际磁场来到地球，这一过程中它们星在与星际空间介质发生了什么作用？又给我们带来了什么信息？这三个问题的研究总是相互关联、互影响不相可分割。对这三个基本问题研究大致可分为两方面：一

10 0 m高，那一高度以下，射与海平面差不多。 7在辐11 9 2年，乘坐的气球升空达 53 0m。他发现离开地他 5

面 70m时， 0电离度有些下降 (面放射性造成的背景地减少所致 ) 8 0m以上似乎略有增加，后随着气球的，0 而上升，电离持续增加。在 14 0 25 0r 0 0 n之间显然超过

是通过测量宇宙线不同成分能谱来进行，是通过研究二不受磁场偏转的粒子，以其为探针研究天体源内部的加速和辐射等物理过程，找宇宙线起源和加速的证据，寻

海平面的值。在海拔 5 0 0 m的高空。射强度竞为地 0辐面的 9倍。由于白天和夜间测量结果相同，此赫斯断因

研究宇宙线传播过程中与星际介质的作用。在宇宙线起源的探索中，受磁场偏转的中性粒子，如光子和不例中微子，成为很好的候选者 ( 1见封二 )图，。超高能宇宙线 ( 5 e注： e> 0E V, 1 E V=1他e受磁场的偏转也很 0 V)

定这种射线不是来源于太阳的照射，是宇宙空间。根而据这一观测，斯于 11赫 9 2年在《理学杂志》表题为

物发“ 7个自由飞行气球的穿透辐射”论文[]宣布了宇宙的，

小，能够携带源的信息。当伽玛光子能量高于 1¨e也 0 V

射线的发现，因此获得 13并 9 6年的诺贝尔物理学奖。

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