研究强子模型对IACT图像的影响
高能天体物理现象
2025-02-18 v3
摘要
由于可用加速器数据的局限性，宇宙线引发的空气簇射的强子相互作用模型预测包含固有的不确定性。这导致使用每个模型进行的簇射模拟存在差异。许多研究通过调查簇射发展或粒子含量来追踪这些差异。在这项工作中，我们提出了一种新方法，通过观测强子空气簇射产生的IACT图像来寻找模型间的差异和相似之处。我们使用H.E.S.S.的模拟作为展示案例，并通过研究相机图像的变量，我们找到了突显模型间差异的潜在指标。像素数量、Hillas图像尺寸和密度在模型间显示出最大的差异。然后，我们通过结合所有变量并使用提升决策树，进一步探索了模型的（不）兼容性。对于质子，发现EPOS-LHC与QGSJET-II04和Sybill 2.3d相比，分类器输出存在显著差异。对于氦和氮，QGSJET-II04被证明是异常情况。对于硅和铁，未发现显著差异。模型间（不）兼容性在重建簇射参数相空间中的分布表明，有针对性的搜索可能富有成效，其中重建能量为几个TeV且重建核心更靠近大型望远镜的簇射展现出最大的区分能力。对首次相互作用参数分布的研究表明，EPOS-LHC和QGSJET-II04在质子的首次相互作用多重性和高度，以及氦和氮的弹性和中性π介子携带的能量分数方面，导致了显著不同的分布。
引用
@article{arxiv.2408.04504,
title = {Investigating the effect of hadronic models on IACT images},
author = {Benedetta Bruno and Rodrigo Guedes Lang and Luan Bonneau Arbeletche and Vitor de Souza and Stefan Funk},
journal= {arXiv preprint arXiv:2408.04504},
year = {2025}
}