AA 天文学的发展 1687 - 7977 1687 - 7969 Hindawi出版公司 10.1155 / 2015/939146 939146年 研究文章 影响大气质量的高能宇宙射线μ介子在太阳活动周期 Maghrabi a . H。 1 Alotaibi r . N。 2 Almutayri M . M。 1 Garawi m . S。 2 达到 威廉 1 国家中心应用物理 阿卜杜勒阿齐兹国王科技城 11442年利雅得 沙特阿拉伯 kacst.edu.sa 2 物理与天文学部门 沙特国王大学 邮政信箱2454年,11451年利雅得 沙特阿拉伯 ksu.edu.sa 2015年 27 5 2015年 2015年 22 02 2015年 10 05年 2015年 27 5 2015年 2015年 版权©2015 A。h . Maghrabi et al。 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。

发现宇宙射线μ介子的速率取决于大气质量,介子生产水平、高度和温度。修正这些参数变化的重要性知道主宇宙射线的性质。摘要大气质量的影响,在这里表示大气压力的,宇宙射线研究使用的数据KACSTμ介子探测器在2002 - 2012年期间。分析是由计算气压系数( α )使用两个参数之间的回归分析。的变化 α 在不同的时间尺度研究。结果显示一个季节性的循环 α 3月与9月最大和最小。数据从阿德莱德μ介子探测器被使用,和不同的月度变化被发现。气压系数年际尺度显示相当大的变化。研究的年度变化 α 表示循环变化与最大值之间的2008年和2009年和2002年和2003年之间的极限。这个变量的趋势是发现anticorrelated太阳活动,由太阳黑子数表示。这一发现与年度的趋势 α 阿德莱德的μ介子检测器同样的时间,和一个类似的趋势。

1。介绍

发现宇宙射线μ介子的速率取决于大量的气象因素,主要是气压效应,介子生产水平高,温度效应( 1- - - - - - 4]。修正执行当地的变化这些因素来确定主宇宙射线的性质( 5, 6]。而温度效应通常是由大气的整体形象从起源的检测水平,确定气压效应只有在海平面上的压力。发现宇宙射线的速率取决于数量的材料上面穿过探测器,气压是作为一个衡量的质量( 7- - - - - - 11]。

是非常重要的系数中获得某种适当的晴雨表 ( α ) 做一个可靠的大气压力的计数率校正。

几项研究已经表明气压系数的值 ( α ) 取决于很多因素,比如二次成分的性质被发现的地磁纬度位置( 12- - - - - - 16]。

本文从KACST宇宙射线数据子探测器在11年被用来推导和研究指标的分布系数 ( α ) 在不同的时间尺度。

2。仪器和方法

宇宙射线测量从KACST获得子探测器安装在利雅得(lat。24 43;长。46个40;alt。613;Rc = 13 GeV)沙特阿拉伯2002年和2012年之间的时期。这个检测器和校准过程的详细描述了( 17- - - - - - 20.]。

探测器由1000 mm×1000 mm×50毫米的塑料闪烁体被一个光电倍增管(PMT)。光电倍增管的输出放大和数字化模拟数字转换器,与PC卡片。大气压力和实验室温度瞬间由当地设计测量传感器。

由于维护一测量的困难,有一些宕机在探测器的操作造成数据丢失期间几次测量。我们有线性插值5连续缺失某一天的数据点。更大的差距并不认为,有这样的日子大量缺失的数据被排除在分析。气压系数计算的数据时选择时间段没有大太阳耀斑,磁性风暴,或福布希减少。

二级宇宙射线的强度随大气压力的变化( 15, 21] (1) d = α d P , 在哪里 宇宙射线速度压力吗 P α 是气压系数。为 小时的强度 和压力 P ,这种关系可以写成 (2) - - - - - - 0 0 = α P - - - - - - P 0 0 P 0 强度和压力的平均值的时期。μ介子的小时值之间的最小二乘法满足强度和大气压力每天执行,和日常的价值 α 获得(图 1)。了解气压系数的分布由月,每天 α 他们用值为12个类别。探讨季节性变化,数据被分为四个季节组。年度变化通过日常的十二个月均值进行了研究 α 值。

散点图之间的压力和不同天的μ介子计数率;的直线是最适合线斜率中的气压系数( 2)。

3所示。结果与讨论 3.1。分布

2表示频率分布的计算每日的值 α 为2717天。该分布的偏斜度和峰度−0.632和2.12,分别。 α 范围/ hPa和−−0.61%之间的平均值0.001% / hPa / hPa−0.18±0.001%。这种广泛的变化可以归因于几个因素。例如,本地、地区和大规模的大气条件的变化会严重改变探测器上方的大气质量。此外,一些外星μ介子的观察或大气压力影响因素不能排除( 22]。很明显,气压系数的广泛支持的决心 α 在长时间内是非常重要的对于任何宇宙射线检测实验和调制研究[ 16, 21, 23- - - - - - 25]。

的频率分布计算每日的气压值系数, α 为2717天。

3演示了使用不同的价值观的多样性 α 纠正μ介子的大气压力的影响率。它提供了收集的数据在一段时间内的一个月。这三个 α 值是11年值( α 11 当月),获得的价值( α J 一个 n ),11年值的两倍( α 0.33 )。可以看出,纠正数据获得的三个阶段的系数同意所有的时间。然而,观察到的差异率约1.7%和2.4%之间 α 0.33 - - - - - - α 11 α 0.33 - - - - - - α J 一个 n 分别被发现在一些时期。在某些情况下,百分之一以上被认为是一个很大的变化,尤其是在研究某些宇宙射线的变化如昼夜变化和福布希减少( 25, 26]。上面的结果显然表明,一个人应该仔细选择合适的压力校正之前任何宇宙射线调制研究[ 27]。基于上述结果,我们建议 α 11 是最适合任何压力修正在利雅得的价值。

使用不同的值的影响 α 正确的大气压力的影响在发现宇宙射线μ介子整个月的2003年1月。的 α 值使用 α 11 (11年平均值) α J 一个 n (这个特定的月获得), α 0.33

3.2。每月的变化

每月的变化 α 在研究期间呈现在图 4。展品的气压系数略有增加约从3月到5月的4%。然后,它大幅增加达到最大值时9月又开始下降。的最大增幅约30%的月平均值。值得注意的是,月平均 α 变异之前几个月的月平均气温的变化,但不是全部。

每月的变化 α [% / hPa]在利雅得整个研究期间。

11月和12月展出偏差(从11年的平均值, α 11 )的不到2%。2月、4月和8月倾斜约10%。今年3月,5月,7月,偏差−6.374%,−8.477%,和5.289%,分别。而6月展出的最小偏差−0.072%,9月表现出大约15%的偏差。

宇宙射线数据从阿德莱德μ介子探测器对2003 - 2012年期间被用于比较的目的( 4]。最小二乘月宇宙射线强度与大气压力进行获取气压系数。每月的变化 α 从这个网站呈现在图 5。很明显,尽管阿德莱德检测器几乎相同的技术规范我们的探测器,其月度变化是与我们的相反。冬天气压系数达到最大值(南半球)及其在夏天最小值。这些月度差异两个站之间有同样的检测系统不能仅仅导致了温度变化。这一事实表明,其他因素,如其他气象和大气的原因,需要考虑。

它是一样的人物 4但对阿德莱德μ介子探测器。

3.3。季节性的变化

1提出了均值,最大和最小值 α 四个季节。此外,意思是,最小和最大偏差计算的 α α 11 提出了。

摘要的意思是,最大和最小的值 α 四个季节。最后三列的意思是,最小和最大偏差 α α 11

季节 的意思是 ( % / hPa ] Max。 ( % / hPa ] 分钟。 ( % / hPa ] 意味着开发。% Max。dev。% 分钟开发。%
秋天 −0.1841 −0.605 −0.008 0.636 230.601 −95.628
春天 −0.1869 −0.559 −0.003 2.140 205.464 −98.360
夏天 −0.1651 −0.517 −0.001 −9.753 182.513 −99.453
冬天 −0.158 −0.480 −0.011 −13.261 162.295 −93.989

检验的数据表明中值最低的 α 冬天是紧随其后的是夏天。秋天和春天都有几乎相同的平均值,而他们的偏离 α 11 是最小的。获得的最大价值是在秋天(−0.605)其次是春天(−0.559),而最低 α 在夏季和春天。很明显,这些值的偏差 α 11 是非常高的。

6介绍了季节性的年际变化 α 。除了不明原因减少2004年,总体趋势在此期间所有的季节都是逐渐减少 α 从2002年开始,在2008年达到最低。然后,它开始增加在不同层次上从一个季节到另一个地方。

的年际变化的时间序列 α 四季[% / hPa]。

它是超出了本研究调查的范围的机制负责这个变化,因为详细的信息和需要不同类型的数据源。

3.4。年度变化

7(一)显示了十二个月的运行 α (年度值)。在此期间观察到的主要趋势是气压系数逐渐降低,从2002年开始(−0.22),并在2009年保持在最低(−0.13)。然后,它又开始增加。

(一)年度的气压值系数 α 利雅得和太阳黑子数量(SSN)的2002年到2012年。(b)是一样的(a)但对阿德莱德μ介子检测器的2003年到2012年。

变量的年度的倾向 α 值可以与太阳活动研究协会所指出的其他几个人(例如, 26),和其他人)。在这方面,月平均太阳黑子数目(SSN)被用作太阳活动的一个指标。这些数据都从太阳能获得地球物理数据(SGD)国家海洋和大气管理局(NOAA)和美国国家地球物理数据中心(NGDC)的美国。两个参数之间的关系显示在图中 7(一)。它表明有密切联系的两个参数 α 在逆关系SSN。图 7 (b)显示了相同的年度变化之间的关系 α SSN,但对阿德莱德μ介子探测器。然而,先前的研究[ 28)显示,有一个积极的气压系数之间的关系获得中子监测器和SSN。两者之间的协议子探测器发现在这项研究中(逆关系 α 和SSN)可能与宇宙射线μ介子的温度效应。这个问题是正在进行的研究的主题。

4所示。结论

子探测器的大气修正假设压力,介子生产水平,高度和温度。本文提供了大气校正的第一步,即总质量的修正(由大气压力)的探测器。气压系数( α )计算了大气压力和宇宙射线数据之间使用回归分析获得KACSTμ介子检测器2002 - 2012年期间。是发现气压系数表现出大范围的值。这个结果证明,适当的气压系数需要由长期监测大气压力和宇宙射线通量。的变化 α 在不同的时间尺度研究。结果显示一个季节性的循环 α 在某种程度上,月平均气温的变化。数据从阿德莱德μ介子检测器(同我们的检测器,但位于南半球)显示 α 冬天达到其最大值和最小值在夏天。然而,没有明确解释这两个站点之间的差异可以达到。

气压系数年际尺度显示相当大的变化。没有明确的结论可以达到;然而,气团的年际变化频率对研究地区可能是一个可能的原因。研究的年度变化 α 表示循环变化与最大值之间的2008年和2009年和2002年和2003年之间的极限。这个变量的趋势 α 发现anticorrelated太阳活动,由太阳黑子数表示。这一发现是在协议与数据从阿德莱德获得子探测器。

大气温度的影响和介子生产水平的高度宇宙射线μ介子是正在进行的研究的主题活动。

利益冲突

没有利益冲突有关

确认

作者要感谢阿卜杜勒阿齐兹国王科技城(KACST)支持这项工作。高能天体物理学集团澳大利亚阿德莱德大学的高度承认让子探测器的数据可用。他们也感谢审稿人的宝贵意见和建议。

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