第14屆國際超高能宇宙線相互作用學(xué)術(shù)會議情況匯報

第14屆國際超高能宇宙線相互作用學(xué)術(shù)會議情況匯報馬宇倩中國科學(xué)院高能物理研究所2025/1/292006年高能物理年會1關(guān)于ISVHECRI超高能宇宙線領(lǐng)域的重要系列會議：展示和交流在超高能宇宙線相互作用研究領(lǐng)域的重要成果或重大項目的進(jìn)展情況（國際超高能宇宙線相互作用研討會ISVHECRI），重點(diǎn)能區(qū)：能量在1014eV以上的超高能原初宇宙線相互作用模型和超前區(qū)物理。

1980年在俄羅斯，第1屆，開始于乳膠室研究的需要。1986年在北京，第4屆（當(dāng)時的的大會總結(jié)報告中曾經(jīng)提到:通過這次會議才知道中國人也在研究宇宙線。）2001年（CERN），2003年（Greece），第12，13屆，轉(zhuǎn)向CR與加速器物理在高能相互作用，超前區(qū)物理上的交流，課題擴(kuò)展2006年，LHC投入運(yùn)行前的最后一次會議－－UHCR領(lǐng)域太需要

Accelerator的實測結(jié)果了。目的明確，重點(diǎn)突出。本次會議首次成為IUPAPsponsored

conference，2006年度，C－type會議文集為正式SCI刊物”NuclearPhysicsB（Proc.Suppliment）”

（1977年后）屈原（公元前324年－公元前278年）天問：“上下未形，何有考之？陰陽三合，何本何化？”意思是如何能考證清楚天地是怎樣形成的？陰陽組合而形成的萬物，什么是基本的，什么是衍生出來的？會議組織主辦單位：國際純粹物理和應(yīng)用物理學(xué)會（IUPAP）中國科學(xué)院（CAS）中國國家自然科學(xué)基金委（NSFC）中國物理學(xué)會，中國高能物理學(xué)會中科院高科技中心中國科學(xué)院高能物理所山東大學(xué)承辦單位：中國科學(xué)院高能物理所山東大學(xué)XIVInternationalSymposiumonVeryHighEnergyCosmicRayInteractions

Weihai,China,August15-22,2006InternationalAdvisoryCommittee(IAC)，13

AlanA.Watson(Leeds,UK,Chairman)ZhenCao(Beijing,China)RalphEngel(Karlsruhe,Germany)MasakiFukushima(Tokyo,Japan)TomGaisser(Bartol,USA)PaoloLipari(INFN,Italy)BryanPattison(CERN,Geneva)OscarSaavedra(Torino,Italy)EdisonShibuya(Campinas,Brasil)PierreSokolsky(Utah,USA)SergeySlavatinsky(Moscow,Russia)SureshTonwar(Mumbai,India)RicardoVazquez(Spain)LocalOrganizingCommittee(LOC)，17YuqianMA(IHEP,Chairman)MaoHE(ShandongUniversity,Co.Chairman)JinCHANG(PurpleMountainObservatory)HeshengCHEN(IHEP)K.S.Cheng(HongkongUniversity)TiejunDENG(IHEP,

AdministrativeSecretary)HuihaiHE(IHEP)HongboHU(IHEP)JinYuLI(ShandongUniversity)TanLU(PurpleMountainObservatory))XinhuaMA(IHEP)XianruMENG(TibetUniversity)HuanyuWANG(IHEP)ZhiguoYAO(IHEP)LiZHANG(YunnanUniversity)XueYaoZHANG(ShandongUniversity)QingqiZHU(IHEP,ScientificSecretery)會議簡況到會正式代表130人來自美、日、俄、德、意、法等世界19個國家的研究人員85人來自中國大陸、香港、臺灣等地區(qū)的研究人員45人共安排會議報告和討論133人次

11invitedtalk（3summary）

35Highlighttalk59contributedtalk20postersothers（Lattessection，memtoLuZhen，Slavatinsky，etc）特邀報告和亮點(diǎn)報告均由國際顧問委員會（IAC）和LOC提名和邀請，數(shù)量多、質(zhì)量高，突出反映了會議主題，涵蓋了國際上所有與超高能相互作用研究相關(guān)的大型國際合作項目。參加人數(shù)和提交報告的數(shù)量超出預(yù)計

ISVHECRI2006：ProgramAcceleratorDataonHadronicInteractions

（14）ModelsandTheoriesofHadronicInteractions（13）EmulsionChamberandSpace/BalloonBorneCosmicRayExperiments

（17）UHECosmicRays,ExoticPhenomenaandDarkMatter（16）

VHECosmicRays:MeasurementofAirShowerSecondaries

（24）OriginofCosmicRays,Gamma/NeutrinoAstrophysics

（26）SummaryoftheSymposium

（3）

Posters

（20）Total：133宇宙線物理學(xué)家的期望開設(shè)了專題，邀請了CERN，F(xiàn)emiLab等加速器相關(guān)領(lǐng)域的專家到會，交流和探討在粒子物理和宇宙線物理共同感興趣的領(lǐng)域如高能粒子相互作用和朝前區(qū)物理等方面已有的成果和今后打算。宇宙線物理學(xué)家對于LHC及其相關(guān)實如高能粒子相互作用和朝前區(qū)物理等方面已有的成果和今后打算。宇宙線物理學(xué)家對于LHC及其相關(guān)實驗（CMS,ATLAS,TOTEM,LHCf,MIPP）在測量高能粒子相互作用和朝前區(qū)物理研究方面可能做出的貢獻(xiàn)表示了極大的興趣和期望。為此會議安排了三分之一的時間，比較突出討論了加速器(例如ISR，SPS,Tevatron,RHIC,HERA,LHC)實驗的有關(guān)結(jié)果和強(qiáng)子多重產(chǎn)生的現(xiàn)代理論模型(例如QCDpartonladder模型,QCDminijet模型)，強(qiáng)調(diào)完善宇宙線實驗中不可缺少的強(qiáng)子蒙特卡洛產(chǎn)生器的必要性。共22invited/highlighttalksCosmicRaysandAcceleratorsAlbertDeRoeck(CERN)ISVHECRIWeihai,15-22August2006LHCforwardphysicsprojects

andsummaryofacceleratorexperimentsppandepcolliderexperiments:presentandfutureHERATevatronLHCHeavyIonCollisions(RHIC/LHC)FixedtargetexperimentsForwardDetectorsatHERARomanpotsandforwardcalorimeterforneutrals

HERAandtheLHC

2ndworkshopontheimplicationofHERAforLHCphysics

ADRCERN)&H.Jung(DESY)Nextmeeting:March07(DESY)CosmicRayCommunityWelcome!LastMeeting:plenarytalkofR.EngelHERAwillfinishmid2007.Didweforgetsomething?ZDC@140mCASTORT13.1<<4.7T25.3<<6.7Castor5.25<<6.5Extendthereachinfrom||<5to||<6.7+neutralenergyatzerodegreesForwardDetectorsinIP5:CMS/TOTEMLHCf:anLHCExperimentforAstroparticlePhysicsLHCf:measurementofphotonsandneutralpionsandneutronsintheveryforwardregionofLHCAddanEMcalorimeterat140mfromtheInteractionPoint(IP1ATLAS)ForlowluminosityrunningPossibleForwardMeasurementsEnergyflowathighpseudorapidity(~6.7)Transverseenergy(limited)Total/inelasticcrosssectionsFractionofdiffractivedissociationParticlemultiplicitiesElectrons,photons,hadronsJetsmorelimited(acceptance)(muonsmaybeinlimitedregionwithadditionaldetectors,seeH.JungetalHERA/LHCworkshop)AlleventsSinglediffractiveV.Popov,R.Engel,T.DovaFullsimulationMeasurementsforhadronicmodelsR.EngelMeasurementsforhadronicmodelsMeasurementsforhadronicmodelsPredictionsintheforwardregionwithintheCMS/TOTEMacceptanceSummaryCRcommunity“needs”getmoreregularlyintegratedinprogramsofnewexperiments(LHC,MIPP,NA49upgrade,HARP…)LHCdetectorscanoffermeasurementsofthetypewantedbytheCRcommunity.Someextensionsstillunderdiscussionandwouldneedadditionalfundsandmanpowertobecompleted.CRcommunityshouldconsidertomoreactivelyparticipateintheseexperimentsExampleLaPlata/BuenosAiresgroup(T.Dovaetal)ParticipateinAugerandinATLASwiththeoneoftheaimstomeasurediffractive/forwardcrosssections,joinedlastyear.LHCexperimentsarestillopentonewgroups.Definitelystillroomandideastoincreasetheforwardaccpetance.MIPPlookingforaditionalcollaborators.NA49upgrademayneedthesupporttogetapprovedMaybetimetorevisetheneedslist?Whathas/willbemeasuredwithsufficientaccuracy?Whatwouldneedtobeimproved?Whatnewmeasurementswouldbeneeded(eg.HERA,beforeclosingdown)

MCresultscomparingL3+C

andothersmeasurementRedline:thiswork,10%errorofprimaryspectrumtakenaccountMCresultfromCosikahadbeenpresentedbyPierreLeCoultreforL3+C,onNOON,2002TheATLASapproachistomeasureelasticscatteringdowntosuchsmallt-valuesthatthecrosssectionbecomessensitivetotheEMamp.viatheCoulombinterferenceterm.LHCmeasurementofsTOTexpectedtobeatthe1%level–usefulintheextrapolationuptoHECRenergiesThep-ptotalcross-section10%differenceinmeasurementsofTevatronExpts:JamesL.PinfoldIVECHRI200614(logs)

相關(guān)的大型宇宙線國際合作項目的進(jìn)展

幾個主要項目(AGASA,HiRes,Yakutsk和Auger)之間在極高能區(qū)粒子能量測量是否存在GZK截斷的問題上的分歧都有所縮小，但是對膝區(qū)宇宙線成分的推斷所依賴的模型問題仍未解決。各實驗組(羊八井ASγ,KASCADE,GRAPES，Chacaltaya-帕米爾，KANBALA，BAKSAN,CosmoALEPH)之間的尖銳差異依舊存在。

與會者提出了一些解決這個難題的新實驗(SPHERE,ARGO,IceTop,LOPES,TA,CRTNT,GAMMA)和新思路

報道了初級宇宙線空間測量(BESS,ATIC,JEM/EUSO,CREAM,HEGAT-DMS),大氣中微子振蕩(Super-K)，尋找宇宙線中微子源(IceCube/AMANDA)和甚高能宇宙線gamma點(diǎn)源(MAGIC,SHALON)的最新進(jìn)展

少數(shù)關(guān)于奇異事例的研究報告。

代表反映，能在一次會議上獲得有關(guān)項目的這么全面的信息，很受啟發(fā)，收獲很大。共24invited/highlighttalksParticlePhysicstalkswerereallyexcellent

-astandardtoemulatebymanyspeakersNewawarenessofcosmicrayswithintheparticlephysicscommunity

PierreAugerhadaclauseinsertedintotheCERNchartertoincludethestudyofcosmicraysImportantissuesareINPUTOFREALDATAthroughRHICandexistingfixedtargetandcolliderdata,PLUSthepromiseofFORWARDPHYSICSatLHCandstudiesofPIONINTERACTIONSatFNAL

Knee(~1015eV)Iparticle/(m2year)Proton-(anti)Protoncross-sections–importantformeasuringextensiveairshowerdevelopment(EAS),everyprimaryparticleproducesanEASJamesL.PinfoldIVECHRI20064SpencerKlein:LessonsforCosmic-RaystudiesShadowing/Saturation/coloredglasscondensatereduceseffectivepartondensitiesatlow-xReducedforwardparticleproductionUncleareffectoninelasticityHowisenergyflowaffected?Strangeparticleproductionriseswithsystemsize,andisfullyequilibratedforion-ioncollisionsMediumpTbaryonsenhancementmaybesignificiantCosmic-rayions-N2are‘perfectliquid’interactionsLesshighpTparticleproductionthanforp-N2collisionsSomephenomenacouldchangeathighenoughenergies.ObservedeffectsvarysmoothlywithcollisionNpartCanpredictforHe-N,C-N…collisions,atleastatRHICenergiesCaution–p-AmightbeanomaloushereMIPP(MainInjectorParticleProduction)atFNAL

Beamsof,K,pbothchargesfrom5GeV100GeV,tomeasureparticleproductiononnuclei~FullacceptanceMIPupgradeIncreasedatatakingratebyafactor100IncreaseacceptanceinthebackwardregionLowerbeammomenta/K0andneutronbeams30NucleifromH2UEGN2isonthelistLookingforinterestedcollaboratorstojoinfortheanalysis/datatakingTimeline:runendof2006inupgrademodewiththecurrentbeamMIPP-likeexperimentat1TeVbeam?RajendranRajaForwardPhysicsDetectorsattheLHCCMS/TOTEMCASTORZDCCalorimeterLHCfandothersattheLoIstageLHCf:anLHCExperimentforAstroparticlePhysics:wisdomofKakenhiagencyinJapanLHCf:measurementofphotonsandneutralpionsandneutronsintheveryforwardregionofLHCAddinganEMcalorimeterat140mfromtheInteractionPoint(IP1ATLAS)ForlowluminosityrunningDeviationsofdatafromE-3linethroughfirstpointofAugerdataaaw/Oct2005x3

Relativefractionsofp,HeandCNOaredependentonmodelBUT–breakinpis~600TeVandinHeat~1200TeVVerydifferentfromtheTibetresult(~100TeV)(AfterUlrich’stalk)Myconclusions

Tibetdataarestatisticallylimited(177eventsin3years)andrequireanunderstandingofemulsionchambers

GRAPES

datashouldbeanalysedusingKASCADEmethodsofdeconvolution

KASCADEgroupshouldshowtheirresultsalongwithdirectmeasurements.Thesearenot‘perfect’rightnowbutbetterdatawillcomeandtheymay‘guidethethoughts’.TheKASCADEdataarenotperfecteither!

Whatwilltheconclusiononcompositionbe:KASCADEandGRAPESorTibet?Doweneedhadronicinteractionmodelstofindout?中國物理學(xué)家的貢獻(xiàn)中國學(xué)者共做7invited/highliat,11oral，11posters邀請報告：

?銀河系磁場測量的最新結(jié)果?（國家天文臺韓金林）?L3+C宇宙線研究?（高能所姚治國）?北京極高能宇宙線中微子會議總結(jié)和CRTNT項目預(yù)先研究?,（高能所曹臻）?空間高能電子測量?（紫金山天文臺常進(jìn)）?來自銀河系正負(fù)電子湮滅的gamma線?（香港大學(xué)鄭廣生）?超對稱理論現(xiàn)狀和展望?（理論所劉純）

?用中微子望遠(yuǎn)鏡探測振蕩和惰性中微子的混合圖像?

（高能所邢志忠）其他：如：?改進(jìn)羊八井現(xiàn)有實驗設(shè)備研究強(qiáng)碰撞極端朝前區(qū)強(qiáng)子行為?

（高能所丁林塏）等亦獲得與會者極大興趣。SpatialEnergyspectrumRadialdependenceConclusiveRemarks:Moredataneeded

--

PulsarRMsarepowerfulprobes

HalofieldDiskfield銀河系磁場結(jié)構(gòu)（韓金林）HighEnergyEmissionfromtheGalacticCenter–

e+/e-

Annihilation

（KSCheng，HKU）WesuggestthatthecaptureofstarsbytheGalacticBHisapossiblemechanismtoproducetheobservedTeV,GeVand511KeVannihilationlinesviahadroniccollisionsTherepeatedcapturemodelisthemostplausibleone,inwhichtheprotoncollisiontimescaleismuchshorterthanthethermalizationtimescaleofpositronsinordertoexplaintheannihilationrateof1043e+/sduetothescreeningeffectofclouds.Becausethegamma-rayemissionisdirectdecayofneutralpiontheintensityofgamma-raysshouldcorrelatewiththehigherdensity

ThismodelpredictsthatsomenearbynormalgalaxiescouldbecandidatesofEGRETunidentifiedsourcesduetothesamemechanismAboutFuture會議討論了ISVHECRI系列會議今后的方向，比較一致的意見是：組織形式上需要變革；會議內(nèi)容方面既要擴(kuò)展，容納各種觀測手段；又要集中，保持以“超高能宇宙線的相互作用”為主線；加強(qiáng)與加速器測量隊伍的聯(lián)系和交流。變革的具體方案將在會后進(jìn)一步討論落實。關(guān)于會務(wù)本次會議除三名專職會務(wù)人員（外事、會計、會務(wù)各一名）外，所有會務(wù)工作均由LOC秘書組、高能所和山東大學(xué)的科研人員、研究生承擔(dān)。會議秘書組在申請IUPAPsponsorship，調(diào)整和組建I