Propagation of cosmic ray electrons in the Galaxy
本文用反常扩散模型描述银河系中电子的传播,对宇宙线电子能谱进行了新的计算。定义反常扩散的参数最近已经从核传播的研究中确定。电子能谱的预测值与实验值符合得很好。源光谱指数,从实验数据中发现,在这种方法原来是等于2.95。
2001-07-14 astro-ph
Cosmic Magnetic Fields and Their Influence on Ultra-High Energy Cosmic Ray Propagation
基于大尺度结构模拟,讨论了大尺度宇宙磁场对10^19 eV以上强子宇宙射线传播的影响.我们的模拟表明,在10^20 eV处,核子原色可能发生相当大的偏转,偏转程度可达几十度。此外,来自各个源的宇宙射线的光谱和成分可能以本质上不可预测的方式取决于这些源周围的磁场。即使来自这些单独源的偏转很小,也是如此。我们的结论是,大尺度宇宙磁场对超高能宇宙线传播的影响目前很难量化。我们讨论了Dolag等人的模拟结果不一致的可能原因。这些模拟预测核子的偏转最多只有几度。我们最后指出,即使在这些后一种模拟中,一个可能的重部件通常也会遭受很大的偏转。
2004-09-04 astro-ph
Propagation of super high-energy cosmic rays in the Galaxy
本文研究了高能宇宙射线在银河系中的传播。扩散模型的解决方案与数值计算的粒子轨迹相结合。由此产生的逃逸路径长度和相互作用路径长度,并在地球上获得的能谱进行了讨论。结果表明,由于在传播过程中的核相互作用,重元素的能谱比轻元素的能谱要平坦。所获得的超重元素的传播特性表明,这些元素可以发挥重要的作用,在宇宙射线能谱中的第二个膝盖的解释约400 PeV。
2006-09-18 astro-ph
Cosmic ray propagation and acceleration
本报告涵盖了第27届红十字国际委员会会议OG 1.3和OG 1.4中提出的高能粒子传播和加速研究,以及相邻OG部分的一些精选论文。我们列出这些章节中讨论的问题,我们简要介绍了选定的有趣的成就和/或新的方法。
2001-12-06 astro-ph
Galactic Magnetic Field Structure and Ultra High Energy Cosmic Ray Propagation
研究了银河系磁场对超高能宇宙射线(UHECR)传播的影响。通过采用两种方法的轨迹模拟,我们调查的可能性,UHECR产生的银河系内的路径强烈影响的银河系磁场。这样的轨迹有可能调和现有的冲突之间提出的本地源和各向同性UHECR到达方向。
2001-08-24 astro-ph
Propagation of ultra high energy cosmic rays
本文简要描述了高能质子、重核和γ射线在与宇宙光子场相互作用中的能量损失过程。然后讨论了能量损失过程和带电宇宙线在河外磁场中的散射对加速宇宙线能谱的修正。高能宇宙射线损失的能量转化为伽马射线和中微子,它们携带着关于高能粒子来源的额外信息。的HiRes和俄歇合作的新的实验结果进行了讨论,从传播计算的预测。
2008-10-14 astro-ph
Cosmic-ray propagation and interactions in the Galaxy
本文综述了能量高达10 ^15 eV的宇宙射线在银河系中传播的理论和实验测试。对以前的评论和基本文献的指导,然后是基本原则的阐述。描述了宇宙线传播的基本思想,解释了宇宙线传播过程的物理起源。计算观测结果的理论的各种技术进行了描述和对比。这些包括分析和数值技术。我们提出的模型与数据,包括直接和间接的比较-特别是伽马射线观测,并指出我们可以了解宇宙射线传播。选择了一些特别重要的话题,包括电子和反粒子进行讨论。
2007-01-18 astro-ph
Large scale structure in the intergalactic magnetic field and ultra-high energy cosmic ray propagation
磁场与宇宙的大尺度结构强相关的可能性最近在文献中被提出。在这种情况下,星系际磁场有一个很强的(m高斯)经常性的组成部分,跨越几十Mpc。这可能会对超高能宇宙射线的传播以及观测到的光谱、各向同性和成分产生严重后果。在本工作中给出了这些影响的定量讨论。
1998-07-31 astro-ph
Cosmic-ray propagation properties for an origin in SNRs
我们已经研究了宇宙射线加速SNR宇宙射线核的光谱在银河系中使用一系列扩展的传播方程,这使我们能够使用解析解的一部分的问题和一个有效的数值处理的剩余方程,从而准确地描述了宇宙射线传播的小尺度上围绕其源在三维空间和时间的影响。我们发现宇宙射线核通量的强烈变化通常为20%,偶尔出现更高幅度的尖峰,但光谱分布只有微小的变化。本地测量的原始宇宙射线的光谱很好地符合所获得的可能的光谱范围。我们进一步表明,第二元素硼的光谱几乎没有变化,因此上述发现也意味着硼碳比的显著波动。因此,通过拟合次级与初级的比率来确定CR传播参数的常用方法似乎是有缺陷的,因为这些比率在整个银河系中会显示出变化。
2004-10-14 astro-ph
Propagation of high-energy cosmic rays in extragalactic turbulent magnetic fields: resulting energy spectrum and composition
通过研究河外磁场对宇宙射线谱和成分的影响,我们扩展了以前对混合成分河外宇宙射线源模型的研究。我们研究了带电粒子在湍流场中的传输以及从弹道到扩散传播的过渡。我们介绍了一种方法,允许快速集成的粒子轨迹,这使我们能够计算河外宇宙射线光谱在一般情况下,不使用扩散或直线近似。我们发现,只要磁场强度不超过几个nG,混合成分模型的主要特征-关于脚踝的解释和平均宇宙射线质量的非单调演化-基本上保持不变。
2007-09-11 astro-ph
Simulation of Cosmic Ray propagation in the Galactic Centre Ridge in Accordance with Observed VHE gamma-ray Emission
H.E.S.S.观测到的来自银河系中心脊的VHE弥散伽马辐射。天文望远镜与最近加速的宇宙射线的传播有着令人信服的联系,这些宇宙射线在扩散过程中与氢分子云相互作用。通过一系列随时间变化的模拟,不同的传播参数的扩散,我们已经获得了银河系中心区域的扩散系数的最可能的值。假设扩散系数的形式为kappa(E)= kappa_0*(E/E_0)^delta,那么对于kappa_0和delta的不同最佳组合,它的值是从一万年前的中心点(可能是东方的Sgr A)发出的宇宙射线得到的。
2008-07-28 astro-ph
Numerical propagation of high energy cosmic rays in the Galaxy I: technical issues
我们提出了一个数值模拟的结果,宇宙射线的传播与$10^{15}$ eV以上的能量在一个复杂的磁场,在一般的大尺度组件和湍流组件。几种配置进行了调查,可能代表一个现实的磁场的银河系的具体方面,虽然这项调查的主要目的是不实现一个现实的描述在银河系中的传播,而是要评估的作用,定义的复杂问题的传播。我们对银河系中宇宙射线的模拟将在论文II中提出。我们确定了几种难以用纯扩散方法解释的效应,这些效应在银河系复杂磁场中宇宙射线的传播中起着至关重要的作用。我们详细讨论了将我们的结果外推到更低能量的问题,在那里可以获得银河系中宇宙射线的约束时间数据。约束时间及其对粒子刚性的依赖性是以下方面的关键因素:1)将源光谱与观测到的宇宙射线光谱相关联; 2)量化由光谱产生的轻元素; 3)预测作为能量函数的各向异性。
2007-05-14 astro-ph
Propagation of UHE cosmic rays in a structured universe
在引力不稳定的宇宙中,暗物质和星系的结构,星系际气体和磁场会对超高能宇宙射线(UHECR)的传播产生严重影响(Ryu & Kang,本论文集)。可能的影响包括空间限制和定向聚焦沿超星系物质片,以及普遍的再加速在大规模的冲击波阵面,和光谱修改由于能量依赖泄漏到宇宙空隙。因此,GZK截止可能不太明显,并且发生在较高的能量下,其中必须考虑加速和能量损失过程的随机性质。
1997-02-05 astro-ph
Propagation of Ultra-High Energy Cosmic Rays in Extragalactic Magnetic Fields
本文将讨论超高能宇宙射线(UHECR)问题,并指出Erlykin和Wolfendale(1997)建立的解释10**15 eV附近宇宙射线能谱特征的单源模型的思想也可以成功地应用于更高能量的宇宙射线。UHECR(能量高于10**19 eV)在河外磁场中的传播不能再被描述为一个随机游走(扩散)过程,向直线传播的过渡为所谓的Greisen-Zatzepin-Kuzmin(GZK)截止提供了一个可能的解释,该截止在近40年后仍然是一个悬而未决的问题。位于特定距离处并在有限时间内产生UHECR的瞬态“单源”是所提出的解决方案。
2004-06-29 astro-ph
Ultra High Energy Cosmic Rays: origin and propagation
我们讨论了理解宇宙中最高能量粒子-高能宇宙射线(UHECR)起源的基本困难。很难想象它们被加速的来源。由于UHECR在从源到我们的传播中的强烈衰减,这些源应该离我们宇宙学上的距离很短,但目前还没有确定。我们还提供了最新的实验结果,包括在本次会议上报告的信息,并将它们与UHECR起源的模型进行比较。
2007-11-14 astro-ph
Anti-GZK effect in Ultra High Energy Cosmic Rays diffusive propagation
我们讨论了超高能质子在星系际磁场中扩散传播的反GZK效应,它包括超高能质子到达观测者的最大距离的跳跃式增加。这个跳跃的位置,$E_j \approx 2\times 10^{18}$ eV,完全由能量损失(从绝热到成对产生能量损失的转变)决定,并且与扩散参数无关。漫射谱在这个能量附近呈现出低能量的陡峭,这非常接近宇宙线谱中观察到的第二个拐点的位置。这种下降在普适光谱中被视为与宇宙微波背景辐射相互作用的特征,在磁场中扩散传播的情况下也存在。
2005-05-27 astro-ph
Origin and propagation of the highest energy cosmic rays
在这次演讲中,我将概述激波加速、高能宇宙射线与背景辐射的相互作用和通过背景辐射的传播,以及由此产生的电子-光子级联。我认为,虽然最高能量的宇宙射线的起源仍然是不确定的,它是没有必要调用奇异的模型,如发射拓扑缺陷来解释现有的数据。看来,在Fanaroff-Riley II类射电星系的激波加速可以解释现有的数据。然而,在我们确定自然界中最高能量粒子的来源之前,必须有新的宇宙射线数据以及对河外辐射场和磁场的更好估计。
1996-12-22 astro-ph
Wave damping by MHD turbulence and its effect upon cosmic ray propagation in the ISM
宇宙射线散射出与之共振的磁不规则性(阿尔芬波),也就是波长与其回旋半径相当的波。这些波可能是由宇宙射线本身产生的,如果它们的速度比阿尔芬速度快,或者是由MHD湍流源产生的。由流动的宇宙射线激发的波具有理想的散射形状,而MHD湍流的散射效率由于其各向异性而严重降低。我们表明,MHD湍流作为宇宙线产生的波的阻尼机制,对宇宙线的传播有间接的影响。星际介质的热("日冕“)相是通过自生波散射进行宇宙射线约束的最佳候选位置。对于湍流阻尼是主要阻尼机制的情况,我们将宇宙射线的流速与介质中湍流耗散率联系起来。我们的结论是,能量高达10^2 GeV的宇宙射线的流动速度不会比阿尔芬速度快得多,但10^6 GeV的宇宙射线将不受自生波的阻碍地流动,除非日冕气体明显没有引力。
2003-11-17 astro-ph
Numerical Propagation of Cosmic Rays in the Galaxy
我们提出了一个Monte-Carlo(MC)计算宇宙射线质子在银河系中的传播能量超过1 PeV。我们讨论了竞争效应的相对优势,如平行/垂直扩散和漂移的玩具模型的银河系。我们比较我们的估计与玩具模型的MC计算的结果,然后我们应用MC计算到一些更现实的银河系磁场模型。我们研究了不同磁场模型中的包容时间,以了解哪一个可能与低能数据一致。
2007-05-22 astro-ph
Nuclear Cosmic Rays propagation in the Atmosphere
本文研究了核宇宙线通量在大气中的输运,计算了用于测量的大气修正。在10-10 $^{3}$ GeV/n的动能范围内,讨论和评价了计算修正对实验结果精度的贡献。硼(B)和碳(C)元素系统用作测试用例。结果表明,所需的修正成为主要占主导地位的最高能量调查。并对结果进行了讨论。
2007-06-18 astro-ph
Signatures of Ultra-High Energy Cosmic Ray Composition from Propagation of Nuclei in Intergalactic Photon Fields
本文计算了能量大于1 EeV的原子核在星系际光子场中的传播。计算是基于核-光子相互作用以及星系际磁场的蒙特卡罗方法。我们假设超高能宇宙射线是从河外点源发射的原子核。在UHECR的能谱中发现了四个凸点,它们在到达方向的分布上形成团簇。在此基础上,讨论了成团事件的能量分布。
2003-12-10 astro-ph
Rapporteur talk: Cosmic Ray Propagation and Acceleration (sessions OG 1.3, 1.4, and a part of HE 1.2)
关于天体物理源中粒子加速和宇宙射线传播的理论观点在很大程度上取决于数据的质量,这些数据每年都变得越来越准确,因此更具约束力。另一方面,CR的直接测量仅在银河系外围的一个位置是可能的,并且仅呈现非常动态的过程的快照。在会议期间提出的理论论文提供了令人兴奋的见解宇宙加速器和过程的物理基础的测量丰度和光谱的CR物种。本文是根据2003年7月31日至8月7日在筑波举行的第28届国际宇宙线会议上的特别报告员的讲话撰写的。它涵盖了会议OG 1.3宇宙射线传播,OG 1.4宇宙射线的加速,以及HE 1.2理论和模拟的一部分(包括膝盖的起源)。
2004-05-26 astro-ph
The GALPROP program for cosmic-ray propagation: new developments
宇宙线传播程序GALPROP已被推广到包括任意复杂性的碎裂网络。该代码现在可以提供一种替代漏盒计算的完整同位素丰度计算,并具有包括空间维度的优势,这是必不可少的放射性核。在新的实验同位素数据的预期下,对sub-Fe/Fe、10 Be/9 Be、26 Al/27 Al、36 Cl/Cl和54 Mn/Mn进行了初步预测。
1999-06-14 astro-ph
Numerical models for cosmic ray propagation and gamma ray production
一个计算银河宇宙线传播的扩展程序已经开发出来。包括初级和次级核子、初级和次级电子以及次级正电子。基本的空间传播机制是(动量依赖)扩散,对流,而在动量空间能量损失和扩散再加速处理。碎片和能量损失计算使用星际气体和辐射场的现实分布。对银河系弥散γ射线和同步辐射作了预测。我们的宇宙射线正电子谱的新估计与最新的实验数据进行了比较。
1997-09-05 astro-ph
Formation, Propagation, and Decay of Coherent Pulses of Solar Cosmic Rays
我们对太阳宇宙射线的行星际输运进行了数值模拟。粒子注入后在$\sim0.01$ AU内形成相干脉冲。脉冲的速度和各向异性的逐渐减小可以根据节距角散射和聚焦之间的平衡来理解。这些结果对估计粒子注入的时间是有用的。
1995-06-28 astro-ph
Properties of the Interstellar Medium and the Propagation of Cosmic Rays in the Galaxy
在能量低于能谱中所谓的“膝”(约3*10 $^6$ GeV)的超新星爆炸产生的激波中宇宙射线的起源问题得到了解决,特别注意粒子通过不均匀星际介质的传播以及解释最近各向异性结果的必要性,[1]。结果表明,物质密度和磁场分布的分形特征导致宇宙线能谱空间涨落的大幅度增加。而宇宙射线在其源附近的空间分布(如。在银河系盘内的辐射源(在银河系盘内)并不太依赖于传播的性质,而在很大程度上取决于它们的源的分布,在离银河系盘很远的距离上的分布强烈地取决于传播的性质。特别是,ISM的分形特征导致了所谓的“异常扩散”,这种扩散有助于我们理解宇宙线晕的形成。异常扩散可以解释最近查卡尔塔亚广泛空气簇射实验的重要结果[1],即外星系宇宙射线强度的银河平面增强,这在所谓的“正常”扩散情况下是不存在的。所有这些效应只有一个原因:反常扩散强调了局部现象在我们银河系和其他地方宇宙射线特征形成中的作用。
2002-09-24 astro-ph
CRPropa: A Numerical Tool for the Propagation of UHE Cosmic Rays, Gamma-rays and Neutrinos
为了理解超高能宇宙射线(UHECR,定义为10^18 eV以上)的起源,需要以现实的方式模拟它们在宇宙中的传播。UHECR可以与低能量无线电、微波、红外和可见光子相互作用,产生电子/正电子对或π介子。后者衰变并产生中微子和延伸到MeV能量的电磁级联。此外,宇宙磁场的偏转可以影响初级宇宙射线的光谱和天空分布,并且由于传播路径长度的增加,次级中微子和伽马射线通量也会受到影响。因此,中微子、伽马射线、宇宙射线物理学和河外磁场是密切相关的主题,应一并审议,以便从现有和未来的数据中提取最大的信息,就像从俄歇天文台预期得到的信息那样。为此,我们开发了CRPropa,一个公开的数值包,它考虑到初级UHECR的相互作用和偏转以及次级电磁级联和中微子的传播。CRPropa允许计算UHECR的可观测特性及其在各种模型中的二次散射,用于这些粒子的来源和传播。在这里,我们提出了考虑的物理过程以及基准测试示例;代码的详细文档可以在我们的网站上找到。
2007-11-18 astro-ph
Obtaining cosmic ray propagation parameters from diffuse VHE gamma ray emission from the Galactic center ridge
H.E.S.S.最近发现了来自银河系中心脊的弥漫性VHE伽马辐射。望远镜首次允许直接确定银河宇宙射线传播模型的参数。在这篇论文中,我们证明了银河系中心附近的漫射伽马辐射可以用VHE宇宙线(CR)质子与位于几个巨大分子云中的星际气体的相互作用来解释,这导致在平均质子能量约为3 TeV的情况下,银河系中心区域的宇宙线扩散系数k = 1.3 kpc^2 Myr^-1,如果我们假设CR质子起源于一个超新星事件(Sgr A East),它大约在1万年前爆发。该k值比局部测量值小约5至10倍。
2006-02-08 astro-ph
New constraints on Galactic cosmic-ray propagation
一个计算银河宇宙线传播的扩展程序已经开发出来。包括初级和次级核子、初级和次级电子、次级正电子和反质子。碎片和能量损失计算使用星际气体和辐射场的现实分布。仅含扩散和对流的模型不能自然地解释所观察到的B/C的能量依赖性,而含再加速的模型很容易重现这一点。晕传播区的高度确定,使用最近的10 Be/9 Be测量,大于4千秒差距。所需宇宙射线源的径向分布比目前估计的所有晕大小的SNR分布更广泛。我们的结果包括宇宙射线反质子和正电子光谱的估计,以及银河弥漫伽马射线发射(见随附论文:Moskalenko 1998 b)。
1998-08-10 astro-ph
Ultra High Energy Cosmic Rays: propagation in the Galaxy and anisotropy
我们考虑了超高能宇宙射线(UHECR)通过星系的传播。我们调查模型的源UHECR分布在相同的方式冷暗物质(CDM)在一个自洽的方式,考虑到河外和银河系的贡献。使用一个非常简单的玩具模型的银河系磁场,我们表明,在银河系起源的UHECR的各向异性可以达到相当大的值。在河外UHECR起源的情况下,各向异性似乎是非零的电子和光子组件由于同步辐射损失,但它很难被保证。原因是UHE电子的通量极低,伽马射线各向异性水平太低。
2002-01-16 astro-ph
Obtaining the diffusion coefficient for cosmic ray propagation in the Galactic Centre Ridge through time-dependent simulations of their gamma-ray emission
H.E.S.S.的最新观察银河系中心区域的合作揭示了最近加速的宇宙射线与当地分子氢云相互作用产生的π介子衰变中的伽马射线发射。根据现有数据合成三维氢云图,并假设扩散系数为kappa(E)= kappa_0(E/E0)^delta,我们对不同传播时间和kappa_0和delta值的宇宙线扩散进行了蒙特卡罗模拟。通过将模型γ射线谱与观测到的γ射线谱进行拟合,我们能够推断出该环境中的扩散系数值(当E = 10^12.5 eV,总传播时间为10^4年时,kappa = 3.0 +/- 0.2 kpc^2 Myr^-1)以及源谱(2.1 <γ < 2.3)。此外,我们发现质子损失可能是巨大的,这证明了我们解决这个问题的方法是正确的。
2008-12-02 astro-ph
Origin and propagation of cosmic rays (some highlights)
在日球层深处探测到高能粒子宇宙射线(CR)意味着CR粒子的寿命至少有三个明显不同的阶段:加速、在星际介质(ISM)中传播和在日球层中传播。CR与气体、辐射和磁场相互作用产生的伽马射线可以用来研究它们在不同位置的光谱。尽管如此,准确的直接测量日光层内的CR物种(如它们的光谱和丰度)对于理解它们的起源和传播是非常重要的。在本文中,重点是最近的进展,特别是在那些GLAST和PAMELA观测可以导致我们的理解CRs的进一步进展。
2007-07-25 astro-ph
On the Propagation of Extragalactic High Energy Cosmic and Gamma-Rays
能量在$10^{20}\,$ eV以上的高能宇宙线的起源和性质一直是宇宙射线物理和天体物理的难题。本文报告了对能量范围在$10^8\,$ eV和$10^{23}\,$ eV之间的河外核子、$γ$ -射线和电子的传播的广泛研究。我设计了一种有效的数值方法来求解宇宙线谱演化的输运方程。在数值代码中考虑了能量范围在$\simeq 10^{9}\,$ eV和$\simeq 1\,$ eV之间的普遍辐射背景谱,包括漫射射电背景、宇宙微波背景和红外/光学背景,以及可能的河外磁场。我应用代码来计算粒子谱预测的各种模型的高能宇宙线的起源。与观测到的通量,特别是扩散$γ$射线背景在几个能量范围内的比较,允许一个约束某些类别的模型。我的结论是,将最高能量的宇宙射线归因于大统一尺度物理学或宇宙学伽马射线暴的方案在目前是可行的。
1996-04-18 astro-ph
Cosmic Rays X. The cosmic ray knee and beyond: Diffusive acceleration at oblique shocks
我们的目的是评估宇宙射线在非相对论性扩散激波加速中获得的最大能量和加速率,因为它可以在它们的生命周期中应用于各种天体物理站点,其中存在高度倾斜的激波。我们研究数值(使用蒙特卡罗模拟)的扩散系数对能量增益和加速率的影响,通过测试的磁场的冲击法线的垂直度之间的作用,和垂直交叉场扩散和平行扩散系数的加速率的意义。我们发现(并证明了以前的分析工作-- Jokipii 1987),在高度斜激波中,垂直扩散系数值与平行扩散系数值相比越小,获得的宇宙射线的能量增益越大。当我们估计宇宙射线在合理的天体物理状态下可能获得的能量上限时,要求解释在$10^{15}$ eV和大约$10^{18}$ eV之间的高能宇宙射线谱;解释宇宙射线的方案是由三种不同的来源注入,(a)超新星爆炸到星际介质,(b)红超巨星,(c)沃尔夫-拉叶星,在那里后两者爆炸成超新星前的风。
2006-05-05 astro-ph
The importance of anisotropic interstellar turbulence and molecular-cloud magnetic mirrors for galactic cosmic-ray propagation
最近的研究表明,当大尺度等离子体激发磁流体动力学(MHD)湍流时,能量从大尺度到小尺度的级联是各向异性的,即小尺度的涨落满足不等式k_parallel << k_perp,其中k_parallel和k_perp分别是涨落波矢中平行于和垂直于背景磁场的分量。这种各向异性的涨落在散射宇宙射线时效率很低。本文给出并解释了基于准线性近似的各向异性MHD湍流对宇宙射线散射的结果。讨论了分子云磁镜在弱散射时对宇宙射线的束缚和各向同性作用。
2000-10-04 astro-ph
Anomalous diffusion of the cosmic rays: steady-state solution
研究了银河系宇宙射线在分形星际介质中的传播。本文给出了描述宇宙线传播的分数阶扩散方程的稳态解,证明了稳态谱的指数等于"膝"以上宇宙线谱的指数,即约等于3.1。
2001-07-14 astro-ph
Propagation of Ultra High Energy Protons over Cosmological Distances and Implications for Topological Defect Models
本文描述了用混合矩阵-蒙特卡罗方法计算UHE宇宙射线和$γ$ -射线通过宇宙背景辐射场级联的结果。我们计算了级联产生的$γ$射线和中微子辐射,以及级联对初级光谱的影响。我们讨论了各种宇宙线注入谱和主要物种的结果。某些产生最高能量宇宙射线的模型被排除了。
1995-06-23 astro-ph
Neutrinos from propagation of ultra-high energy protons
本文计算了超高能宇宙射线从天体物理源向我们传播过程中中微子的产生。光生相互作用建模与事件发生器SOPHIA,代表很好的实验测量的粒子生产截面在加速器的能量。我们给出了宇宙线源分布、宇宙线注入谱、源的宇宙学演化和不同宇宙学的不同假设所期望的通量,并将它们与Waxman-Bahcall对源中微子的极限进行了比较。我们估计率中微子诱导的簇射在km 3水探测器的检测。局部高能中微子通量与超高能宇宙线通量之比是区分超高能宇宙线起源的天体物理学和宇宙学(自上而下)情景的关键参数。
2001-06-11 astro-ph
Propagation and Signatures of Ultra High Energy Cosmic Rays
当源间距离小于传播长度(如能量衰减长度或扩散长度(在磁场中传播))时,我们研究了具有普适谱的河外质子,它与传播方式无关。借助于修正因子,研究了该谱中的传播特性,即GZK截止、倾斜和凸起,修正因子与产生谱指数$γ_g$的关系很弱。我们认为,从上述功能的下降是最独立的模型之一。对于具有$γ_g=2.7$的幂律产生谱,所有现有探测器的数据都很好地证实了这种下降,这为河外质子通过CMB传播提供了强有力的证据。我们发展了UHECR起源的活动星系核模型,成功地解释了观测到的$1\times 10^{20}$ eV以下的光谱和从银河到河外的宇宙射线跃迁。计算出的光谱具有GZK截止值,并且在$E \gsim 1\times 10^{20}$ eV处的AGASA过量事件需要另一个分量,例如来自超重暗物质。在弱河外磁场的情况下,这个模型是一致的小角度集群和观察到的相关性与BL Lac。
2005-05-10 astro-ph
Propagation of Ultra-high-energy Protons in Cosmic Magnetic Fields
我们模拟了超高能质子在几种强度的结构化河外磁场(EGMF)中的传播过程。通过与Akeno巨空气簇射阵观测结果的比较,我们用小尺度各向异性约束了UHE宇宙线源的数密度。结果,源数密度为$\sim 10^{-5} {\rm Mpc}^{-3}$,由于观测到的事件数量少,不确定性约为一个数量级。这几乎不依赖于我们的结构化EGMF强度。我们还探讨了这种方法的未来前景。在不久的将来,如皮埃尔俄歇天文台的观测,可以准确地区分$10^{-6} {\rm Mpc}^{-3}$和更多的源密度。区分$10^{-4}$和$10^{-5} {\rm Mpc}^{-3}$的事件数量取决于EGMF强度。
2007-06-25 astro-ph
The intergalactic propagation of ultra-high energy cosmic ray nuclei
我们研究了来自宇宙学远源的超高能宇宙线核(A = 1-56)在宇宙辐射背景中的传播。各种模型的注入成分和光谱和宇宙红外背景的研究使用更新的光衰变截面。关于超高能宇宙射线的光谱和成分的观测数据与所有注入的初级宇宙射线都是铁核(或重核和轻核的混合物)的模型相一致。
2006-10-23 astro-ph hep-ph
The Intergalactic Propagation of Ultra-High Energy Cosmic Ray Nuclei: An Analytic Approach
超高能宇宙射线很可能含有大量的重或中等质量原子核。超高能核在宇宙辐射背景中的传播比质子的传播复杂得多,需要使用蒙特卡罗技术来研究。本文提出了一种计算超高能宇宙射线在地球上的谱和成分的解析方法。所得结果与用数值方法得到的结果吻合得很好。
2008-11-05 astro-ph hep-ph
On the propagation of the highest energy cosmic ray nuclei
我们研究了超高能宇宙线核通过宇宙微波和星系际红外光子背景的传播,使用最近重新估计的最后一个的密度。我们进行了一个详细的蒙特卡罗模拟遵循核的衰变历史开始Fe和到达地球的河外来源。我们得到了到达的核碎片的最大能量,以及作为一个函数的距离旅行的质量组成。能量超过$2\times 10^{20}$ eV的宇宙射线不可能来自10 Mpc以上的Fe核。
1998-08-11 astro-ph hep-ph
Models for Galactic cosmic-ray propagation
已经开发了一种新的银河系中粒子传播的数值模型,它允许研究2D或3D宇宙射线和伽马射线的产生和传播,包括完整的反应网络。这是一个进一步发展的代码,已被用于宇宙射线再加速,星系晕的大小,反质子和正电子在宇宙射线的研究,扩散连续伽马射线的解释,和暗物质。在本文中,我们说明了最近的结果,重点是B/C,亚铁/铁,ACE放射性同位素数据,源丰度和反质子。从放射性原子核中,我们得到宇宙线晕的高度范围为3-7千秒差距。
2001-01-04 astro-ph hep-ph
Strangelet propagation and cosmic ray flux
宇宙线奇异粒子的银河系传播的描述和由此产生的流量计算的参数范围广泛的奇异粒子搜索在月球土壤和地球轨道磁谱仪,AMS-02的先决条件。虽然固有的不确定性很大,在可测量的水平上的通量预测得到合理的选择参数,如果奇异夸克物质是绝对稳定的。这使得可以直接检验奇怪物质假说。
2005-02-03 astro-ph hep-ph nucl-th
Propagation of Cosmic Rays and Diffuse Galactic Gamma Rays
本文介绍了宇宙射线和漫射γ射线的天体物理学,并讨论了最近由于更精确的数据和改进的传播模型而出现的一些难题:银河漫射γ射线的过量发射,次级反质子和正电子,以及银河中宇宙射线的比预期更平坦的梯度。这些也涉及到暗物质,这是对现代物理学的挑战,通过它在宇宙射线中的间接搜索。虽然最终的解决方案还没有找到,我讨论的一些想法和获得的结果主要是与数值传播模型GALPROP。针对这些具体问题的一系列航天器和气球实验将在几年内升空,传递出一种乐观的感觉,即一个激动人心的发现的新时代即将到来。由于篇幅所限,本文不打算对所有最近的结果进行完整和全面的讨论。
2004-10-08 astro-ph hep-ph
Propagation of cosmic-ray nucleons in the Galaxy
本文描述了一种计算初级核子、次级核子、初级电子、次级正电子和次级电子传播的方法。碎片和能量损失计算使用现实的星际气体和辐射场的分布,扩散再加速也被纳入。调整模型,以符合观测到的宇宙射线B/C和10 Be/9 Be的比例。扩散和对流模型不能很好地解释所观察到的B/C的能量依赖性,而再加速模型很容易重现这一点。利用最近的10 Be/9 Be测量结果,确定了晕传播区的高度,对于扩散/对流模型为> 4kpc,对于再加速模型为4-12 kpc。对于对流模型,我们将速度梯度的上限设置为dV/dz < 7 km/s/kpc。所需宇宙射线源的径向分布比目前估计的所有晕大小的SNR分布更广泛。给出了用于求解宇宙射线传播方程的数值方法的全部细节。
1998-08-10 astro-ph hep-ph
Propagation of cosmic rays: nuclear physics in cosmic-ray studies
宇宙射线(CR)中的原子核比例远远超过其他CR物质,如反质子、电子和正电子的比例。因此,从CR研究中获得的大部分信息是基于使用CR传播模型对同位素丰度的解释,其中p-和α-诱导反应中的核数据和同位素生产截面是关键要素。本文介绍了CR和漫射伽马射线的天体物理学,并讨论了最近出现的一些难题,由于更精确的数据和改进的传播模型。与宇宙学和粒子物理学相结合,CR天体物理已经成为一个非常有活力的领域,在不久的将来有很大的突破和发现的潜力。充分利用CR实验收集的数据需要精确的核截面。
2004-11-15 astro-ph hep-ph nucl-ex
Study of positrons from cosmic rays interactions and cold dark matter annihilations in the galactic environment
正电子和电子宇宙射线为研究银河系环境提供了一种互补的方法。实际的宇宙射线实验,如PAMELA和HEAT,已经在这一领域取得了令人兴奋的结果。观测到的正电子分数似乎大于实际的理论预测能量大于10 GeV。暗物质与超越标准模型理论的间接证据表明,宇宙射线信号中存在额外的贡献。我们研究和计算了一个通用的暗物质候选者的湮灭产生的正电子信号。特别分析了正电子湮没的典型特征以及CR传输物理对正电子信号的影响。此外,我们还研究了与原子核宇宙射线与星际气体之间的散射过程有关的正电子信号。我们分析了核截面、核宇宙线和CR传播物理中存在的不确定性的影响。正电子的传播是按照在核宇宙线研究中得到成功验证的双区传播模型来模拟的,它为研究宇宙线物理提供了一种分析方法。
2009-02-04 astro-ph hep-ph
Propagation of cosmic rays in the foam-like Universe
考虑了由嵌入闵可夫斯基时空中的静态虫洞组成的经典时空泡沫模型。我们研究了粒子在这种介质中的传播,并证明了单个细射线会根据穿过的路径和虫孔的分布而对粒子密度产生特定的阻尼。丢失的粒子分散在光线周围。虫洞被证明可以在点状源周围形成DM晕。因此,预测的阻尼和DM量之间的相关性可以用来验证暗物质的拓扑性质。
2008-04-24 astro-ph gr-qc hep-th
Origin and Propagation of Extremely High Energy Cosmic Rays
能量超过10**(20)eV的宇宙射线粒子已经被探测到。宇宙射线粒子具有如此巨大能量的来源和物理机制尚不清楚。本文综述了与宇宙中极高能宇宙射线的起源和传播问题有关的物理学和天体物理学。在简要回顾了观测到的宇宙射线及其可能的来源和加速机制后,详细讨论了EHE宇宙射线起源于早期宇宙过程中质量足够大的粒子衰变的可能的“自上而下”(非加速)方案。大质量粒子可能来自宇宙拓扑缺陷(如单极子,宇宙弦等)的坍缩和/或湮灭。它们可能是与大统一理论相关的,或者它们可能是一些在早期宇宙中创建的长寿亚稳态超大质量遗迹粒子,并在当前时代衰变。因此,宇宙射线光谱的最高能量端可以作为标准模型之外的新基础物理学的探测器。我们讨论了现有的和拟议中的宇宙射线,伽马射线和中微子实验在这方面的作用。我们还讨论了如何观测下一代实验的图像和光谱的EHE宇宙射线源可以用来获得新的信息,银河系和河外磁场和可能的起源。
1999-08-23 astro-ph hep-ph
Secondary antiprotons and propagation of cosmic rays in the Galaxy and heliosphere
宇宙射线核与星际气体的高能碰撞被认为是产生大多数宇宙射线反质子的机制。由于该过程的运动学,它们被创造出具有非零动量;其特征光谱形状在~2 GeV处具有最大值,并在较低能量处急剧下降,这使得反质子成为银河系中粒子传播和日光层调制模型的独特探针。另一方面,次级反质子通量的精确计算为寻找来自超对称粒子湮灭和原始黑洞蒸发的奇异信号提供了“背景”。最近,新的数据与大量的统计数据,低,高能量的反质子通量已成为可用的,允许这样的测试进行。我们使用我们的传播代码GALPROP计算星际宇宙射线传播的各种模型。我们表明,没有简单的模型能够准确地描述各种数据:硼/碳和子铁/铁的比例,质子,氦,反质子,正电子,电子和扩散伽马射线的光谱。我们发现,只有一个模型的扩散系数加上对流的中断可以重现宇宙射线物种的测量,和再现的原色(p,他)可以进一步提高通过引入一个中断的主要注入光谱。对于我们的最佳拟合模型,我们预测质子和反质子通量在地球附近的不同调制水平和磁极性,使用稳态漂移模型在日光层中的传播。
2001-09-18 astro-ph hep-ph nucl-ex