论文部分内容阅读
安装在国际空间站的AMS-02是第一个在外太空运行的大型精确粒子物理磁谱仪，它具有接收度大、曝光时间长、探测手段丰富、测量精度高等特点，能够精确的测量GeV到TeV的宇宙线各成分的能谱。AMS-02的主要物理目标之一是寻找暗物质。 地球附近观测到的原初宇宙线中只有很少量的反粒子。正电子是流量最多的反粒子，它们一般被认为是宇宙线与星际物质相互作用产生的次级粒子。现有的实验观测到的正电子比例，即正电子在正负电子中所占的比例，超出了传统模型的预期。正电子比例的超出可能是来源于暗物质。但要确定正电子比例超出的起源，需要AMS-02在更大的能量范围内进行更精确的测量。 质子和电荷误判的电子是精确测量正电子比例的两个主要本底。AMS-02的穿越辐射探测器(TRD)和电磁量能器(ECAL)是压低质子本底的两个主要子探测器。TRD通过测量带电粒子的穿越辐射光来区分质子和正电子。ECAL则通过测量粒子能量和簇射形状来区分正电子和质子。径迹室(Tracker)测量粒子的刚度，并结合飞行时间探测器(TOF)来判断粒子的电荷符号。 本文将主要汇报两个方面的工作，一是电磁量能器的三维簇射重建和基于三维重建的粒子识别方法;二是0.5-350GeV的原初宇宙线正电子比例的测量。 从ECAL的准直和刻度出发，构建电磁簇射三维模型描述ECAL中电磁簇射的能量分布与涨落，发展出基于电磁簇射模型的簇射寻找、重建与拟合的方法，精确重建出簇射的能量、入射方向和纵向形状等参数，并且通过似然函数比将三维形状的信息整合起来，得到一个有效排除质子本底的工具。 减少电子的电荷误判并准确地估计正电子样本中电子电荷误判的贡献是正电子比例测量的关键之一。通过对束流测试数据、MC模拟数据和飞行数据的研究，找到了电荷误判的来源。发展出的二维拟合方法，可以同时估计出候选样本中的质子和电荷误判电子的含量，是测量正电子比例的主要分析方法。 测量结果显示，正电子比例从0.5GeV到10GeV随着能量的增加而逐渐降低;从10GeV到250GeV，随着能量的增加而稳定的上升。对一个简单模型的拟合表明，可能存在一个共同的电子-正电子源，并且正电子比例的上升率从20GeV到250GeV降低了一个量级。