极高能宇宙射线的起源与传播
天体物理学
2014-10-13 v2 高能物理 - 唯象学
摘要
已检测到能量超过 10**(20) eV 的宇宙射线粒子。其源头以及赋予这些极高能 (EHE) 宇宙射线巨大能量的物理机制尚不为人知。本报告综述了关于 EHE 宇宙射线在宇宙中起源与传播问题相关的物理与天文学知识。首先简要回顾一下一般性的观测宇宙射线及其可能的源体与加速机制，然后深入讨论通过来自早期宇宙过程中产生的足够重质粒子衰变而产生 EHE 宇宙射线的“自上而下”(非加速)起源情景。这些重质粒子可来自于与粗统一理论相关的宇宙拓扑缺陷（如单极子、宇宙弦等）的坍缩和/或湮灭，亦或是来自早期宇宙中产生的某些长期存在的亚重质余粒子，这些粒子在当前时代正在衰变。因此，宇宙射线能谱的最高能端可作为探测标准模型之外新基本物理的手段。我们讨论了现有及提议的宇宙射线、伽马射线和中子实验在此背景下的作用。我们还讨论了如何通过下一代实验对 EHE 宇宙射线源体的图像与光谱观测，以获取关于银河系和类银河系磁场及其可能起源的新信息。
引用
@article{arxiv.astro-ph/9811011,
title = {Origin and Propagation of Extremely High Energy Cosmic Rays},
author = {Pijushpani Bhattacharjee and Guenter Sigl},
journal= {arXiv preprint arXiv:astro-ph/9811011},
year = {2014}
}
备注
148 latex pages in tight format, 30 postscript-files and two gif-files for fig4.14 and fig4.15 included, uses epsf.sty. Considerably updated version of review to appear in Physics Reports. Links and color ps version of fig4.14 and fig4.15 at http://astro.uchicago.edu/home/web/sigl/physrep.html