超高能宇宙线通量能达到多各向同性？

现代超高能宇宙线（UHECR）观测站已收集了超过10^4个能量高于10 EeV的事件，其到达方向看起来近乎各向同性分布。另一方面，邻近宇宙中的物质分布——因此，据推测UHECR源的分布也是如此——并不均匀。这预期会在UHECR到达方向的角分布上留下印记，尽管宇宙磁场的偏转可能会混淆图像。在这项工作中，我们定量地研究了这种表观上的不一致。为此，我们研究了那些对UHECR源不均匀性敏感但对磁场和UHECR质量成分的不确定性稳健的可观测量。我们以一种相当不依赖模型的方式证明，如果源分布追踪整体物质分布，那么能量高于30 EeV的到达方向应表现出相当大的偶极和四极各向异性，这在不久的将来可被UHECR观测站探测到。若非如此，人们将不得不认真重新考虑目前对宇宙磁场和/或UHECR成分的理解。此外，我们证明当前数据中能量高于10 EeV处缺乏强四极矩已经不利于纯质子成分的假设，并且在不久的将来，对能量高于60 EeV的偶极矩和四极矩的测量将能够提供关于这些能量下UHECR质量成分的证据。