活跃宇宙射线核在光子背景中的对产生与捕获

我们研究了非常活跃的宇宙射线核在光子场中的离子化状态，例如在外层宇宙射线传播中的宇宙微波背景 (CMB) 以及在天文加速源附近的环境中。在本文中，我们关注对产生伴随电子捕获 (PPC) 的过程，即单颗光子与原子核相互作用产生 $e^\pm$ 对（类似于 Bethe-Heitler 过程），随后电子被捕获到原子核中。该过程实际上将原子核电荷减少一个单位，从而抵消了光子离子化过程。我们指出，在 cosmological 传播期间，当超高能宇宙射线主要与 CMB 相互作用时，离子化过程占据主导地位，适用于所有实际感兴趣的情形。然而，在源环境中且在足够高的能量下，离子化和 PPC 过程可以达到平衡，导致裹体重核的显著比例。这进一步限制了在拥有热且密集光子场环境中将高 $Z$ 原子核加速到非常高能的可能性。