改进的宇宙线核相互作用光介子模型

光子-强子相互作用对于超高能宇宙线（UHECRs）的源和输运非常重要。当前最先进的宇宙线输运模拟在巨偶极共振能量下以更精细的水平处理核碎裂，以及高于π产生阈值的核子光强子相互作用。然而，高于π产生阈值的核相互作用通常通过将核视为自由核子的叠加来建模——忽略了核介质效应。我们通过采用更精确的、数据驱动的相互作用截面、初级核碎裂以及直接影响天体物理中微子产生的包含性π产生截面的参数化，构建了一个改进的、包含性的光介子区域模型，适用于$A \leq 56$的核。我们将结果应用于两个多信使场景（潮汐瓦解事件和伽马射线暴），在这些场景中，光介子区域的光核相互作用是最高能量宇宙线的主要冷却过程。虽然我们发现UHECRs的质量组成有适度变化，但对于具有丰富级联的UHECR核源，天体物理中微子通量相比于朴素自由核子叠加有显著（数倍）减少。实现该模型的数值代码已公开，便于将我们的结果整合到类似框架中。