天体物理冰中的宇宙射线径迹：基于 Geant4-DNA 蒙特卡洛工具包的建模

宇宙射线在星际环境中无处不在，其对尘粒冰幔的轰击可能是形成复杂乃至前生物分子的一个驱动因素。然而，用于精确建模该现象的关键数据——例如非晶固态水(ASW)中宇宙射线径迹的平均半径——仍未被限定。研究表明，ASW 中的宇宙射线径迹可近似为一个圆柱状体积，其平均半径基本与初始粒子能量无关。利用 Geant4-DNA 蒙特卡洛工具包模拟了高能离子与低密度非晶(LDA)和高密度非晶(HDA)冰靶的相互作用，该工具包能够追踪材料中低至亚激发能的次级电子。我们发现 LDA 与 HDA 冰的峰值径迹核心半径 $r_\mathrm{cyl}$ 分别为 9.9 nm 和 8.4 nm——略小于天体化学模型中常假设的 5 nm 值的两倍。