通过 Gerasimova-Zatsepin 效应直接测量宇宙射线质量的前景

太阳辐射场可以使超高能宇宙核子碎裂，此后两个碎片将在行星际磁场中以不同方式偏转。这一过程以其发现者的名字命名为 Gerasimova-Zatsepin 效应。我们研究了利用探测由一对碎片粒子产生的分离的大气簇射来直接鉴别原始宇宙射线初级粒子种类的可能性。估算了当前及拟建探测器的事件率，并定义了探测这一现象的理想探测器所需满足的条件。将 $10^{16}$ 至 $10^{20}$ eV 能量范围内多种宇宙射线初级粒子的碎裂与偏转过程的详细计算模型与复杂的探测器模型相结合，以计算真实的探测率。发现 Gerasimova-Zatsepin 事件的比例约为宇宙射线流量的 $10^{-5}$ 量级，意味着在所定义的能量范围内，其内禀事件率约为 $0.07 \text{ km}^{-2} \text{ sr}^{-1} \text{ yr}^{-1}$。然而，在任何现有的或正在建设中的实际实验中，事件率可能不会超过 $10^{-2} \text{ yr}^{-1}$。