用AMS-02从质子到氧检验宇宙线核的普适性
高能天体物理现象
2022-06-08 v2
摘要
AMS-02实验提供了若干宇宙线（CR）物种的高精度测量。所达成的百分级精度可触及不同物种间微小的能谱差异，进而使得审视CR加速的普适性成为可能，而这在CR激波加速的标准情景中被预期。尽管AMS-02之前的数据已表明质子与氦之间的普适性被破坏，但至少氦与更重核能否调和仍是一个开放问题。为解决此问题，我们使用AMS-02对反质子、质子、氦、氦3、硼、碳、氮、氧的CR测量进行联合分析。我们探索两种竞争的传播情景：一种在几GV处扩散系数有拐折且无再加速，另一种有再加速且初级粒子注入谱有拐折。此外，我们通过在拟合中包含 nuisance参数显式考虑次级核产生截面的不确定性影响。所得参数空间借助蒙特卡洛方法探索。我们发现，与朴素预期相反，在标准传播情景中CR普适性在He之间、以及C、N、O之间也被破坏，即需要不同的注入斜率（在Δ∼0.05水平）来解释观测能谱。作为替代，我们探索受非均匀扩散启发的进一步传播情景，其可能拯救普适性。最后，我们也研究CR传播的普适性，即我们比较仅用轻核（p¯、p、He、^3He）推断的传播属性与仅用较重核（B、C、N、O）推断的传播属性。
引用
@article{arxiv.2112.08381,
title = {Testing the universality of cosmic-ray nuclei from protons to oxygen with AMS-02},
author = {Michael Korsmeier and Alessandro Cuoco},
journal= {arXiv preprint arXiv:2112.08381},
year = {2022}
}
备注
25 pages, 9 figures; v2: results and conclusion unchanged; expanded introduction and discussion; matches accepted version by PRD