利用暗物质粒子探测卫星测量1-20GeV能段原初宇宙线粒子流量及相关物理研究

The origin, acceleration and propagation of cosmic ray (CR) particles are the key problems of modern astrophysics. When the CRs propagate into the heliosphere, they interact with the solar wind (SW) and the solar magnetic field, which leads to the energy loss and the intensity decreasing before reaching the earth. The variation of the intensity of this process synchronizes with the 11-year solar cycle. The next solar minimum will be around 2019, when the modulation effect will be in the lowest level. We measure the flux of the primary CR electrons and protons in the energy range of 1-20 GeV to study solar modulation using data collected by the DArk Matter Particle Explorer (DAMPE). .We will study the long-term performance of the DAMPE trigger system: calibrating the trigger thresholds and calculating trigger efficiency in both Monte Carlo and data driven ways. We will study the effect of geomagnetic field, which plays a key role in separating secondary CR particles from primary CR particles and directly determines the exposure time of the detector. We will improve the particle identification of DAMPE system using multivariate data analysis methods. .We will keep on monitor the solar energetic particle (SEP) events. Our goal is to study the transient CR flux changes during SEP event. The engineering monitor data can give additional information about the CR flux in space and thus will be a supplement to scientific data. We will precisely simulate the CR environment in orbit and the responses of DAMPE Detector by Monte Carlo method. The results of this study are expected to be helpful for space weather forecasting.

宇宙线粒子在进入日球层后，和太阳风及磁场相互作用，到达地球前能量和流量都会减弱。这种和太阳活动相关的调制效应呈现平均11年的周期性。我们将使用暗物质粒子探测卫星数据长期测量原初宇宙线电子和质子在1-20GeV能区内的流量变化。我们将监测和标定触发系统，使用模拟和数据驱动两种方法获取可靠的触发效率； 我们将研究轨道所在区域的地磁效应，利用地磁截断区分原初与次级宇宙线并计算正确的曝光时间；我们将使用多变量分析方法改进暗物质粒子探测卫星的粒子鉴别能力。该项研究结果可以用于研究日球层内的宇宙线太阳周期调制效应。我们将监测太阳高能粒子事件期间宇宙线粒子流量的变化。卫星载荷系统的工程参数提供了击中计数的相关信息，是科学数据的重要补充。在本项研究中，工程参数将结合科学数据在一起分析。分析的基础建立在对轨道空间宇宙线环境和探测器响应的详尽模拟基础上。研究结果将对空间灾害天气预报有促进作用。

随时间变化的宇宙线粒子流量提供了宇宙线粒子在日球层中的传播信息，有助于研究日球层中的磁场随太阳活动变化情况以及粒子和磁场的相互作用。暗物质粒子探测卫星自从2015年12月发射后，一直稳定运行。它的高能量分辨，大轨道倾角和大几何接收度使它适合对宇宙线电子（正电子）流量进行测量。我们不断地刻度探测器，改进粒子鉴别方法，优化事例判选条件以获得精确的电子能谱。我们测量了直到15GeV的宇宙线电子能谱在第24和25太阳活动周期的变化，其中包含第24周期的极小部分。测量结果表明原初宇宙线流量和太阳活动呈负相关性。剧烈的太阳日冕物质抛射活动能够影响电子流量数月之久。.....福布希下降发生在剧烈太阳活动后，到达地面的原初宇宙线粒子流量先迅速下降后逐渐恢复。我们测量了2017年9月太阳X级耀斑期间2-20GeV原初电子流量每隔6小时变化情况。测量结果表明电子流量福布希下降的幅度和恢复时间都和能量相关。这一结果对研究日冕物质抛射对行星际空间环境的影响有重要意义。...利用暗物质粒子卫星工程参数中的触发击中信号事例率信息，我们研究了不同地磁坐标下空间粒子流量信息。观测到太阳耀斑活动期间空间粒子流量的变化随地磁位置不同而有差异。我们还观测到太阳高能粒子到达地球后数天发生的电子沉降现象。这些观测结果有助于了解剧烈太阳活动对空间天气的影响。