膝区宇宙线广延大气簇射次级成分的特征

膝区反映了银河系宇宙射线源加速粒子能力的极限或银河系对宇宙线束缚能力的极限,分成分能谱的测量是理解膝区物理的重要手段,而宇宙线的成分鉴别和能量重建精度是分成分能谱测量的基础.本文通过CORSIKA软件模拟了不同原初成分的膝区宇宙线的广延大气簇射,对不同次级成分(包括正负电子、伽马射线、缪子、中子和切伦科夫光子)的宇宙线能量重建精度和鉴别能力进行了研究.结果表明:在膝区能段使用次级粒子中的电磁粒子(电子、伽马射线和切伦科夫光)进行能量重建精度较好,其中对于质子,能量重建精度约为10％-19％;对于铁核,能量重建精度约为4％-8％.对于原初宇宙线的鉴别能力,缪子粒子数密度在低能段(约100 TeV)和高能段(约10 PeV)的鉴别能力均最好,在低能段正负电子和伽马射线横向分布形状的年龄参数的鉴别能力较好,在高能段中子的粒子数密度的鉴别能力较好.本文还对使用EPOS-LHC和QGSJet-Ⅱ-04强相互作用模型模拟的不同次级粒子成分的横向分布差异进行了研究.结果表明正负电子、伽马射线和切伦科夫光在距簇射轴垂直距离大于20 m的区域内,差异在5％以内,缪子的粒子数在距簇射轴垂直距离大于100 m的区域内,差异在5％以内,而中子成分的粒子数更依赖于强相互作用模型,两种强相互作用模型的差异大于10％.该研究可为地面膝区能段宇宙线实验的能量重建和成分鉴别时次级成分的选取以及探测器类型的选取提供参考.