电弱瞬子作为超高能宇宙线之谜的解决方案

我们提出了一种情景，其中质子源在宇宙学距离上具有简单的幂律型原初谱，能够定量描述能量从$10^{17}$ eV到$10^{21}$ eV的观测宇宙线谱的所有细节。如常，能量高于$E_{GZK} \sim 4 \times 10^{19}$ eV的超高能质子通过宇宙微波背景上的光产生π介子而损失大部分能量，这些π介子最终主要衰变为中微子。在我们的情景中，这些所谓的宇宙成因中微子通过标准模型电弱瞬子诱导过程与大气中的核子相互作用，产生与普通强子诱导的空气簇射难以区分的空气簇射。这样，它们对观测到的宇宙线谱产生了第二个贡献——除了上述质子的贡献之外——该贡献延伸至$E_{GZK}$以上。由于整个观测谱由单一的原初注入谱唯一确定，因此无需微调即可固定$E_{GZK}$以下和以上谱的比率。统计分析表明该情景的拟合优度极佳。可能的检验范围从宇宙线设施和中微子望远镜的观测到在HERA上搜索QCD瞬子诱导过程。