伽马射线暴、宇宙射线和中微子
天体物理学
2009-10-31 v1 高能物理 - 唯象学
摘要
用于产生超高能宇宙射线（UHECRs）的伽马射线暴（GRB）模型基于以下假设：GRB源于宇宙学距离上相对论性火球动能的耗散。最近的GRB余辉观测支持该假设的有效性，并为该模型提供了定量支持。推断出的火球物理参数意味着质子可能被加速到>10^20 eV，而推断出的GRB能量产生率与解释观测到的UHECR通量所需的能量产生率相似。在该模型中，由于质子与CMB光子的相互作用，预计在10^19.7 eV以上UHECR通量会受到强烈抑制。由于源成团，在10^20 eV以上，预计会与均匀源分布假设下推导出的模型通量产生强烈偏差。预计10^20.5 eV以上的通量将由少数几个窄谱源主导。虽然目前无法（以高置信度）检验模型预测，但预期的特征应能被计划中的Auger和Telescope-Array UHECR探测器观测到。GRB产生UHECR模型的一个自然结果是，火球能量的很大一部分（约10%）会转化为伴随的约10^14 eV和约10^18 eV的中微子暴。一个平方公里级的中微子探测器每年将观测到数十个与GRB相关的事件，并能够以比目前可能高出许多数量级的精度检验中微子性质（例如味振荡，向上运动的τ子将是其独特特征，以及中微子与引力的耦合）。
引用
@article{arxiv.astro-ph/0002243,
title = {Gamma-Ray Bursts, Cosmic-Rays and Neutrinos},
author = {E. Waxman},
journal= {arXiv preprint arXiv:astro-ph/0002243},
year = {2009}
}
备注
10 pages; in press, Proc. TAUP99 [Nucl. Phys. B (Proc. Suppl.)], ed. M. Froissart, J. Dumarchez and D. Vignaud