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AMS02 实验和 精确宇宙线物理

AMS02 实验和 精确宇宙线物理. 毕效军 中国科学院高能物理研究所 2012-5-9. 宇宙线的发现. 1912 年，奥地利物理学家 赫斯 ( Hess ) 通过气球实验发现这种来自地球外的 “ 辐射 ” 。 赫斯 在 5350 多米的高空中，通过 6 小时飞行，测得高空空气的电离率是地面的 2 倍。说明这种电离是由地球外边的 “ 辐射 ” （宇宙线） 所致。. 1936 年获得 诺贝尔 物理学奖. 宇宙线如何帮助我们认识微观世界？ —— 天然高能加速器、粒子物理学探针. 自赫斯的伟大发现以来，科学家们从宇宙线中不断有新的发现，引发了粒子物理学的一次又一次的革命．.

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Presentation Transcript

  1. AMS02实验和精确宇宙线物理 毕效军 中国科学院高能物理研究所 2012-5-9 2012年两岸粒子物理与宇宙学研讨会

  2. 宇宙线的发现 1912年，奥地利物理学家赫斯(Hess)通过气球实验发现这种来自地球外的“辐射”。 赫斯 在5350多米的高空中，通过6小时飞行，测得高空空气的电离率是地面的2倍。说明这种电离是由地球外边的“辐射”（宇宙线）所致。 1936年获得诺贝尔物理学奖

  3. 宇宙线如何帮助我们认识微观世界？ ——天然高能加速器、粒子物理学探针 自赫斯的伟大发现以来，科学家们从宇宙线中不断有新的发现，引发了粒子物理学的一次又一次的革命． 1932年，安德森（Anderson）从 宇宙线中发现了正电子，使得我 们对于物质的认识向前跨越了极 大的一步。安德森因发现正电子 于1936年荣膺“诺贝尔奖”。同年 Anderson & Neddermeyer发现μ轻子．

  4. Muon (m)comes to resthere, and thendecays: m e + n + n Pion (p)comes to resthere, and thendecays: p m + n m e p Discovery of the Pion • 1934年，汤川秀树猜测核子（质子，中子）间的相互作用通过“场”（如电磁场）来传递，并预言了“场”粒子质量在电子和质子之间． • In 1947, Cecil Powellannounced the discovery of a particle called the p-meson or pion (p) for short. 汤川秀树 获1947年 NOBEL奖 Cecil Powell1903-19691950 NobelPrize winner

  5. 活动星系核 太阳 超新星遗迹 射线暴 宇宙大爆炸 脉冲星 宇宙线起源于哪里呢？

  6. PAMELA results of antiparticles in cosmic rays Positron fraction Antiproton fraction Nature 458, 607 (2009) Phys.Rev.Lett.102:051101,2009

  7. The total electron+positron spectrum ATIC bump Fermi excess Chang et al. Nature456, 362 2008 Phys.Rev.Lett.102:181101,2009

  8. Indirect detection of dark matter --Gamma rays • Monoenergetic spectrum • Continuous spectrum Smoking gun of dark matter, while low flux Flux is large, not definitive signal

  9. J.Liu, Q. Yuan, X-J Bi, H. Li, and X. Zhang, PRD85, 043507, 2012 DM can explain both the positron excesses and total spectrum; but it is not better than astrophysical explanation. To clarify the situation more precise data are necessary.

  10. 宇宙线的产生和传播

  11. 柱对称银河系结构 银河系宇宙线传播 • 带电粒子在银河系磁场中以扩散方式传播，传播方程为 对流 碰撞 源 扩散 重加速 能量损失 衰变

  12. 传播参数 宇宙线粒子传播  射 线 Sec/prim 将敏感地依赖于传播模型， 所以常被用于决定模型参量．B/C, 10Be/9Be 是目前测量得最好的． e+

  13. 研究宇宙线传播 B/C, 10Be/9Be are most important for propagation parameters

  14. 我们延续前面的工作，采用MCMC方法拟合目前已有的宇宙线数据限制现在的宇宙线传播模型（Reacceleration model）

  15. 拟合中加入注入谱参数，以解释pbar/p数据

  16. Convection model is disfavored.

  17. Different correlation between parameters!

  18. Pbar/p is not well reproduced

  19. Summary • AMS02data will improve our understanding of Galactic cosmic rays greatly. • By fitting the present CR data with MCMC we find reacceleration model can fit data quite well; while the convection is disfavored. • With the coming AMS02 data we have to study the CR physics very carefully to disentangle the possible new physics signals, such by DM annihilation/decay.

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