天体物理学 > 高能天体物理现象
[提交于 2025年7月2日
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标题: 通过PCA研究膝区宇宙射线质量组成
标题: Cosmic Ray Mass Composition Around the Knee via PCA
摘要: 在本文中,我们将主成分分析(PCA)应用于KASCADE实验记录的实验数据,以重建围绕\textit{膝盖}区域宇宙射线的质量组成。 考虑了一组对初级粒子质量敏感的四个广延大气簇射参数($LCm$、$N_{\mu}$、$N_{e}$和横向簇射$age$),其坐标被转换为一个新的正交基,该基能够最大程度地捕捉数据方差。 基于前两个主成分(PCA0 对 PCA1)的实验分布以及考虑到五种类型初级粒子(p、He、C、Si 和 Fe)和三种强子相互作用模型(EPOS-LHC、QGSjet-II-04 和 SIBYLL~2.3d)的KASCADE阵列完整蒙特卡罗模拟,我们得到了每种初级粒子丰度随能量的变化,以及平均对数质量随能量的变化。 我们发现,通过这种综合分析得到的质量组成重建显著减少了对模拟过程中使用的强子相互作用模型的依赖,尽管初始输入参数是模型相关的。 此外,结果支持这样一个观点:在\textit{膝盖}区域附近,轻组分(质子)的丰度减少,而重组分则略有增加。 从该分析得出的$\langle \ln A \rangle$随能量变化的演变与LHAASO--KM2A实验的最新结果高度一致,并与数据驱动的GSF天体物理模型的预测非常吻合。
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