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γ射线线——核合成、宇宙射线、正电子湮灭和基本物理的特征

$γ$-Ray Lines -- Signatures of Nucleosynthesis, Cosmic Rays, Positron Annihilation, and Fundamental Physics

Julius-Maximilians-Universität Würzburg(维尔茨堡大学);LAPTh, CNRS, USMB(拉格朗日天体物理实验室,法国国家科学研究中心,萨瓦大学);IRAP, Université de Toulouse, CNRS, CNES(红外与射电天文研究所,图卢兹大学,法国国家科学研究中心,法国国家空间研究中心);Clemson University(克莱姆森大学);Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab(巴黎-萨克雷大学,法国国家科学研究中心/法国国家原子能及替代能源委员会,IJCLab);University of Maryland, College Park(马里兰大学帕克分校);Naval Research Laboratory(美国海军研究实验室);Wuhan University(武汉大学);Academia Sinica(中央研究院);National Center for Theoretical Sciences(国家理论科学中心)

Thomas Siegert, Francesca Calore, Pierre Jean, Mark Leising, Nicolas de Séréville, Gerald H. Share, Vincent Tatischeff, Wei Wang, Meng-Ru Wu

AI总结:

本文研究MeV范围γ射线线在核合成、宇宙射线、正电子湮灭和基本物理中的应用,探讨其在天体物理中的重要性及未来研究方向。

摘要:

MeV范围的电磁谱中的核γ射线线蕴含着大量天体物理、粒子物理和基本物理信息,这些信息极难通过其他方式获取。MeVγ射线线观测提供了最直接的证据,证明银河系中正在进行的核合成过程,通过测量由大质量恒星、超新星、经典新星或双中子星并合产生的新生成的放射性同位素。它们的通量比可以确定不同天体和银河系整体的低能宇宙射线谱。不同星际介质的阶段通过热核合成抛射物、冷却正电子或宇宙射线与分子云的相互作用来追踪。正电子湮灭本身可以被视为一个天体物理信使,因为在典型的空间环境中,其产生和毁灭是不可避免的。最后,目前尚不清楚的来自超出标准模型物理的特征可能在γ射线线中留下 elusive 的印记。本章概述了历史γ射线线测量、最新结果和尚未解决的问题,这些问题可能只能通过新一代MeV望远镜来解决。

英文摘要:

The nuclear $γ$-ray lines in the MeV range of the electromagnetic spectrum hold a vast variety of astrophysical, particle-physical, and fundamental physical information that is otherwise extreme difficult to access. MeV $γ$-ray line observations provide the most direct evidence for ongoing nucleosynthesis in galaxies by measuring freshly produced radioactive isotopes from massive stars, supernovae, classical novae, or binary neutron star mergers. Their flux ratios can determine the low-energy cosmic-ray spectrum in different objects and of the Milky Way as a whole. Different phases of the interstellar medium are traced by hot nucleosynthesis ejecta, cooling positrons, or cosmic-ray interactions with molecular clouds. Positron annihilation itself can be considered as an astrophysical messenger as their production and destruction in typical space environments is inevitable. Finally, as-of-yet unknown signatures from beyond standard model physics might have their elusive imprints in $γ$-ray lines. This Chapter gives an overview of historical $γ$-ray line measurements, newest results, and open questions that may only be solved by a new generation of MeV telescopes.

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。

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