高能Cosmic-Ray核的传播和源能谱
Propagation and Source Energy Spectra of Cosmic-Ray Nuclei at High Energies
摘要:
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机构、总结、中文摘要均由AI分析而来,可能存在错误,请以论文正文为准。
Propagation and Source Energy Spectra of Cosmic-Ray Nuclei at High Energies
M. Ave, P. J. Boyle, C. Hoeppner, J. Marshall, D. Muller
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Ultra High Energy Nuclei Propagation
本文讨论了超高能核在天体物理背景中的传播问题。我们提出了一个新的分析计算方案的基础上假设的连续能量损失的动力学配方的粒子传播。该方案不仅可以计算超高能核的通量,而且可以计算原子核在光致蜕变过程中产生的次级粒子(原子核和核子)的通量。
Atmospheric and Galactic Production and Propagation of Light Antimatter Nuclei
轻反物质核的生产和传播已计算使用包容性的反质子生产截面从一个新的数据分析,并合并模型的复合粒子的生产。粒子传播使用最近证明的现象学方法。首次对大气二次通量进行了估算。得到的银河系流量大于以前在类似的计算中得到的流量。引入了传播粒子的非零化散射贡献。初步结果显示和讨论。
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。
UHE nuclei propagation and the interpretation of the ankle in the cosmic-ray spectrum
我们认为随机传播的高能质子和原子核的宇宙微波和红外背景下,使用修订的光核截面和以下的主要和次要的核在全二维核图。我们证实了先前的结果,即高能数据可以与纯质子河外宇宙线(EGCR)的成分,如果源谱是\propto E^{-2.6}。在这种情况下,CR谱中的踝部可以被解释为与传播相关联的成对产生下降。我们表明,当较重的核包括在源的组成类似于银河宇宙射线(GCR),对生产下降是不存在的,除非质子分数高于85%。在混合成分的情况下,脚踝恢复了过去的解释,因为从GCR到EGCR的转变,最高能量的数据可以用更硬的源谱\propto E^{-2.2} - E^{-2.3}来解释,这让人想起相对论冲击加速预测,并且在低能量和整体情况下与GCR数据吻合得很好。
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。
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。
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。
Composition of Primary Cosmic-Ray Nuclei at High Energies
TRACER仪器(“宇宙高能辐射过渡辐射阵列”)是为直接测量高能较重的初级宇宙射线核而开发的。该仪器于2003年在南极洲成功地进行了长时间的气球飞行。描述了探测器系统和测量过程,讨论了数据分析的细节,并给出了元素O,Ne,Mg,Si,S,Ar,Ca和Fe(核电荷Z=8至26)的单个能谱。TRACER的大几何因子和过渡辐射探测器的使用使得有可能确定能量超过10 $^{14}$ eV/粒子的光谱。幂律拟合到每amu 20 GeV以上的单个能谱,对所有元素表现出几乎相同的谱指数($\sim$ 2.65 $\pm$ 0.05),对元素电荷Z没有明显的依赖性。
Measurements of cosmic-ray secondary nuclei at high energies with the first flight of the CREAM balloon-borne experiment
我们提出了新的测量重宇宙射线核在高能量的球载宇宙射线实验CREAM(宇宙射线能量和质量)的第一次飞行期间进行的。该仪器使用多个电荷探测器和一个过渡辐射探测器,首次提供从硼到氧的元素相对丰度的高精度测量,能量约为1 TeV/n。这些数据与以前在较低能量下的测量结果一致,并在高能量下显示出相对陡峭的下降(~E $^-0.6$至E $^-0.5$)。他们进一步表明,在TeV/n区域,氮相对于氧的源丰度约为10%。
Binding energies and modelling of nuclei in semiclassical simulations
用半经典Monte Carlo多体模拟方法研究了核子数为$8 \le A \le 100$的自旋-同位旋饱和核的结合能。模型哈密顿量包括:(i)核子动能,(ii)核子-核子相互作用势,和(iii)依赖于密度的有效泡利势。核子-核子势的基本成分是短程排斥和中程吸引。我们的结果表明,通过引入适当的密度相关的泡利势,总是可以得到一组原子核的经验结合能。目前的工作提出了一个简单的,务实的程序建模一组核校准的经验结合能为一个给定的NN相互作用势。然后,可以通过在半经典模拟中研究原子核的其他性质来测试每组模拟的原子核。
Cosmogenic Neutrinos from the propagation of Ultra High Energy Nuclei
我们计算了超高能核在宇宙学距离上传播产生的中微子通量。传播考虑到与宇宙背景辐射的相互作用,包括CMB和最新的估计更高的能量(红外线,光学和紫外线)背景。我们假设超高能宇宙射线(UHECR)在源处的成分与在低能量下观察到的成分相同。这一假设很好地符合目前的数据在最高的能量。我们比较了宇宙成因的中微子流量从混合成分的来源,纯质子源。我们发现,在混合成分的情况下,中微子流量有一个高的能量峰,主要是由于中微子产生的CMB光子,类似的形状和振幅的质子的情况。在低能量下,两种组合物的情况下有显着的中微子通量与峰值约1014.5 eV,由于较高的能量背景。混合成分的情况下,诱导一个较高的中微子通量在能量低于1013 eV,由于中子衰变组件,向下延伸到低能量。在超高能量下的扩散中微子通量的检测可以强烈地约束UHECR的源分布,而在较低能量下的通量可以用来约束VHE和UHE宇宙射线的约束,如果结合从宇宙线实验的成分分析。
Ultra-High Energy Heavy Nuclei Propagation in Extragalactic Magnetic Fields
我们扩展现有的超高能宇宙射线在河外磁场中的传播的工作,考虑到光致蜕变,π介子生产,和创建的e+e-对重核的可能组成部分。我们的重点是磁场对观测到的超高能宇宙射线的光谱和化学成分的影响。我们将我们的模拟应用到Anchordoqui等人提出的方案中,其中铁核在附近的星暴星系中加速,并表明它与数据的边缘一致。我们还表明,在Ahn等人的情况下,在观测到的最高能量$\sim3 10^{20} $ eV处,从M87中检测到He核的可能性极小。在Ahn等人的情况下,最高能量的宇宙射线起源于M87,并在帕克螺旋银河系中偏转。磁场。
Ultrahigh Energy Nuclei Propagation in a Structured, Magnetized Universe
我们比较了铁核和质子核在一个结构化宇宙中的传播,该宇宙具有从大尺度结构模拟中获得的源和磁场分布,源密度约为10^(-5)Mpc^(-3)。所有相关的宇宙射线相互作用都被考虑在内,包括光致衰变和次级产物的传播。铁注入预测的光谱形状不同的质子注入不同意与现有的数据低于约30 EeV。因此,轻原子核或质子的注入必须在这些能量上有所贡献。然而,在更高的能量,现有的数据是一致的注入纯铁与光谱指数之间的2和2.4。这允许在大约100 EeV以上的光谱的显著恢复,特别是在大偏转的情况下。显着的自相关性和各向异性,以及相当大的宇宙方差也预测在这个能量范围内。平均原子质量A在不同的情况下波动很大。在低于60 EeV的能量下,如果观察到的A > 35,则磁场对传播的影响必须可以忽略。在最高能量下,观测到的通量将仅由少数几个源支配,其位置可由下一代实验确定在10-20度范围内,即使河外磁场很重要。
Challenging cosmic ray propagation with antiprotons. Evidence for a "fresh" nuclei component?
最近的宇宙线(CR)反质子通量的测量已被证明是挑战现有的CR传播模型。结果表明,设计用于匹配次级核与初级核比率的再加速模型(例如,硼/碳)产生太少的反质子。匹配二次与一次核的比率和反质子通量需要人工打破扩散系数和一次注入光谱,这表明需要其他方法。在本文中,我们讨论一种可能性,以克服这些困难。使用测得的反质子通量和B/C比固定的扩散系数,我们表明,在日光层中测得的主要核的光谱可能包含一个新鲜的本地“未处理”的组件在低能量可能与本地气泡,从而降低测得的次级到主要核的比例。最近几百万年来太阳附近SN活动的独立证据支持了这一观点。该模型再现反质子,B/C比,元素丰度Ni(Z<=28)。计算的Be和B的同位素分布与CR数据完全一致。CR中的3种“放射性时钟”同位素10 Be、26 Al、36 Cl的丰度都是一致的,并根据ACE航天器获得的最精确数据指示晕的大小为zh ~ 4kpc。
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