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宇宙射线中的正电荷优势:正电子谱中暗物质的余地

高能天体物理现象 2016-10-11 v2 高能物理 - 唯象学

摘要

正电子/电子比出乎意料的能量谱被从天体物理角度解释,可能在 100-300 GeV 范围例外。数据表明,该比值在 0.580.5-8 GeV 间下降后,稳步上升,趋势在 200-400 GeV 趋于饱和。这些观测(趋势除外)似乎与在单个超新星遗迹(SNR)激波中运行的扩散激波加速(DSA)机制冲突。我们认为,如果正电子在 SNR 激波的某一子集中加速,则 e+/ee^{+}/e^{-} 比仍可由 DSA 解释:该子集(i)在团块气体介质中传播,且(ii)被加速的 CR 质子修改。质子上游穿透致密气体团块产生正电子,并使团块带正电。诱导电场将正电子排出到上游等离子体中,在那里它们被激波加速。由于激波被修改,这些正电子比在其他 SNR 中加速的 CR 电子具有更硬的能谱。混合这些种群解释了 E>8E>8 GeV 时 e+/ee^{+}/e^{-} 比的增加。它在 E<8E<8 GeV 时减小,因为亚激波减弱,这也源于激波修改。与被排出的正电子相反,大部分反质子、电子和较重核素留在团块内未被加速。对于 100-300 GeV AMS-02 分数超出模型预测的情形(包括但不限于可能的暗物质贡献)也进行了讨论。

关键词

引用

@article{arxiv.1607.01820,
  title  = {Plus Charge Prevalence in Cosmic Rays: Room for Dark Matter in the Positron Spectrum},
  author = {M. A. Malkov and P. H. Diamond and R. Z. Sagdeev},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1607.01820},
  year   = {2016}
}

备注

36 pages, 6 figures