[论文解读] Study of Forbush effects by means of muon hodoscopes
本研究利用莫斯科NEVOD实验站的μ子多普勒仪（DECOR、TEMP、URAGAN）研究了宇宙射线通量的福布什下降现象。研究发现，μ子通量的下降幅度约为中子监测仪观测值的三分之一，并观察到μ子通量不对称性方向的变化，该变化与太阳等离子体云动力学相关，为太阳事件期间宇宙射线调制及磁场效应提供了新见解。
Muon rate variations during Forbush effects registered by means of muon detectors DECOR, TEMP and URAGAN operated in the experimental complex NEVOD (MEPhI, Moscow) have been studied, and comparative analysis with neutron monitor data has been performed. The ratio of values of Forbush decreases in muon and in neutron fluxes is about one third, and preliminary rigidity dependence of Forbush decrease amplitude using muon data has been also obtained (for 2.4 GV cut-off rigidity). The detection of muon flux in the hodoscopic mode allows to study the dynamics of muon flux anisotropy related with magnetic field perturbations. Results of analysis of data from the new unique muon detector URAGAN indicate the change of muon flux asymmetry direction during the Forbush decrease. This phenomenon is related with the motion of solar plasma cloud and hodoscope acceptance cone relative to each other.
研究动机与目标
- 利用NEVOD实验站的μ子多普勒仪研究宇宙射线通量的福布什下降现象。
- 将μ子通量变化与中子监测仪数据进行对比，以量化相对通量下降幅度。
- 利用μ子数据研究福布什下降幅度的刚度依赖性。
- 分析福布什事件期间μ子通量各向异性的变化及其与太阳等离子体和磁场动力学的关系。
- 利用URAGAN探测器研究福布什下降期间μ子通量不对称性方向变化。
提出的方法
- 利用NEVOD实验站的μ子多普勒仪（DECOR、TEMP、URAGAN）检测μ子通量变化。
- 同步采集中子监测仪数据，用于对比分析宇宙射线通量下降。
- 应用2.4 GV截止刚度阈值，评估福布什下降幅度的刚度依赖性。
- 利用多普勒探测模式分析μ子通量各向异性，以追踪方向变化。
- 将观测到的不对称性变化与太阳等离子体云相对于探测器接受角的相对运动相关联。
- 利用时间分辨的μ子计数率测量，研究福布什事件期间的动态变化。
实验结果
研究问题
- RQ1福布什下降期间μ子通量变化与中子监测仪数据观测到的变化在数量上如何比较？
- RQ2基于μ子探测器测量，福布什下降幅度的刚度依赖性如何？
- RQ3福布什下降期间μ子通量各向异性如何变化，其成因是什么？
- RQ4太阳等离子体云的运动与观测到的μ子通量不对称性方向变化之间存在何种关系？
- RQ5多普勒模式μ子探测器能否检测到与磁场扰动相关的宇宙射线到达方向的动态变化？
主要发现
- μ子通量福布什下降的幅度约为中子监测仪观测值的三分之一。
- 利用μ子数据在2.4 GV截止刚度下初步获得了福布什下降幅度的刚度依赖性。
- URAGAN μ子探测器的数据揭示了在一次福布什下降事件中，μ子通量不对称性方向发生了变化。
- 该不对称性变化归因于太阳等离子体云与探测器接受角之间的相对运动。
- 多普勒模式能够检测与磁场扰动相关的μ子通量动态各向异性。
- 结果表明，μ子多普勒仪具备以高时间和方向分辨率研究宇宙射线调制的能力。
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