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当前核截面不确定性对次级宇宙线的影响:基于即将发布的 DRAGON2 代码

高能天体物理现象 2021-04-08 v4 高能物理 - 实验 高能物理 - 唯象学

摘要

得益于新一代实验,尤其是 AMS-02 任务,当前宇宙线通量的测量已达到前所未有的精度。与此同时,银河系宇宙线传播模型也取得了显著进展。这些模型包含若干传播参数,通常根据次级与初级宇宙线之比推断得到,并依赖于描述各类宇宙线原子核间碰撞的截面。目前,在宇宙线相互作用发生的能量范围内,我们对这些截面的认识有限,这构成了次级宇宙线原子核预测通量的不确定性来源。本文利用即将发布的 {\tt DRAGON2} 代码的初步版本,研究了截面不确定性对轻次级原子核(Li、Be、B)通量的影响。我们首先通过实现不同的散裂截面网络参数化方案,对计算得到的次级通量进行了详细比较。随后,我们首次提出将次级-次级宇宙线通量比作为工具,用以考察截面模型的一致性并揭示来自截面参数化的整体不确定性。我们表明,由截面数据推断的不确定性足以解释 Be 与 Li 通量相对于 AMS-02 数据的偏差,而无需在其能谱中引入初级成分。此外,我们证明通过在实验不确定性范围内重新标度其截面,可同时再现 B、Be 与 Li 的通量。最后,我们重新估算了晕大小的扩散模型,与先前工作吻合良好,并由最新截面参数化得到最佳拟合值 6.8±16.8 \pm 1 kpc。

关键词

引用

@article{arxiv.2101.01547,
  title  = {Implications of current nuclear cross sections on secondary cosmic rays with the upcoming DRAGON2 code},
  author = {Pedro de la Torre Luque and Mario Nicola Mazziotta and Francesco Loparco and Fabio Gargano and Davide Serini},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2101.01547},
  year   = {2021}
}

备注

26 pages, 13 figures