WCDA探测伽马暴灵敏度研究

The Large High Altitude Air Shower Observatory （LHAASO）will be the largest and most sensitive cosmic ray observation base in the world. The Water Cherenkov Detector Array (WCDA) is part of the LHAASO project which has the potential to detect high energy gamma ray bursts （GRB）based on the advantage of low threshold energy. The aim of this project is to build a simulated gamma ray burst sample according to the theoretical model of GRB and the satellite observation samples studying on the ability of WCDA to detect GRBs. We will give the significances of observed typical GRBs on WCDA, especially give the expected annual detection rate of GRBs. We will calculate the sensitivity of detecing GRB in view of different models, different intrinsic properties of GRB. On the other hand, the dependence of the sensitivity on different attributes of GRBs is investigated, which provides a quantitative basis for the further optimization of the triggering scheme, promoting the ability of WCDA to achieve optimal capabilities in detection of GRBs.

高海拔宇宙线观测站（LHAASO）建成时会是世界上规模最大，灵敏度最高的宇宙线观测基地。其子阵列水切伦科夫探测器（WCDA）基于阈能低的优势最具探测高能伽马暴的潜力。本项目旨在根据卫星实验的观测样本结合伽马暴的理论模型建立模拟的伽马暴样本，研究WCDA探测伽马暴的能力，给出已观测到的典型暴在WCDA上的显著性，特别是能够给出伽马暴年探测率预期。针对伽马暴的不同模型，不同内禀属性，计算灵敏度。反过来通过探测灵敏度对伽马暴不同属性的依赖关系研究，为进一步优化触发方案提供定量的依据，帮助WCDA在伽马暴的探测上达到最优的能力。

LHAASO是我国最新的大型地面宇宙线探测项目。其中的子项目LHAASO-WCDA具有全天候，大视场，阈能低的特点，对伽马暴有探测潜力。本工作通过建立合理的伽马暴样本，开发了对宇宙线实验探测伽马暴灵敏度模拟的程序，继而模拟了WCDA探测伽马暴的能力。主要结果及科学意义包括以下几点：.1，在目前的伽马暴观测样本属性下，预期WCDA每年大约看到1个伽马暴，并给出了探测率对模型的依赖，比如观测上比较模糊的伽马暴高能谱指数，也给出了WCDA在用更大光电倍增管的时候的伽马暴灵敏度分析。为WCDA探测伽马暴提出了指导性意见。（成果发表在The Astrophysical Journal）.2，以伽马暴模拟样本为基础，计算了伽马暴贡献的全天伽马背景，在百GeV能段上对伽马暴的附加能谱做了限制，期待未来的观测检验。（成果发表在The Astrophysical Journal）.3，发展了对低显著性伽马暴联合分析的数据处理方法，对地面实验探测伽马暴的灵敏度有进一步改善。（未发表）.4，将伽马暴模拟程序扩展为通用软件，方便国际上相关实验应用。（进展中）