中文

宇宙线南北各向异性:地基μ子探测器观测的刚度谱与太阳周期变化

太阳与恒星天体物理 2024-12-17 v3 高能天体物理现象 空间物理

摘要

银河宇宙线(GCRs)的南北(NS)各向异性由GCRs在行星际磁场(IMF)中的抗磁漂移流主导,这使我们能够推导宇宙线传播的关键参数,如密度梯度和扩散系数。我们提出了一种分析GCR各向异性刚度谱的新方法,并利用日本名古屋和澳大利亚霍巴特的地基μ子探测器揭示了NS各向异性谱的太阳周期变化。使用基于物理的方法对μ子的大气温度效应进行校正,使得合并不同站点的探测器时免受局部大气效应的影响。在多方向μ子探测器中形成NS通道对以增强对NS各向异性的灵敏度,在此过程中引入了图论中的一般图匹配来搜索优化对。此外,利用高斯过程的贝叶斯估计使我们能够在不假设任何解析函数形式表示谱形的情况下展开刚度谱。得益于这些新颖的方法,我们发现NS各向异性的刚度谱随太阳活动每年发生动态变化。根据IMF中抗磁漂移的性质,这归因于GCRs径向密度梯度的依赖刚度的变化。GCRs的扩散系数和平均自由程作为刚度的函数也可从扩散-对流流动平衡中导出。本次分析将平均自由程的估计极限从太阳高能粒子观测所达到的 <10<10 GV区域扩展到了 200\le200 GV刚度区域。

关键词

引用

@article{arxiv.2409.03182,
  title  = {Cosmic ray north-south anisotropy: rigidity spectrum and solar cycle variations observed by ground-based muon detectors},
  author = {M. Kozai and Y. Hayashi and K. Fujii and K. Munakata and C. Kato and N. Miyashita and A. Kadokura and R. Kataoka and S. Miyake and M. L. Duldig and J. E. Humble and K. Iwai},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2409.03182},
  year   = {2024}
}

备注

22 pages, 10 figures, published in The Astrophysical Journal