从银河宇宙射线到河外宇宙射线的转变

本文讨论了从银河宇宙射线到河外宇宙射线的转变。银河宇宙射线标准模型给出了转变的关键迹象之一，根据该模型，铁核加速的最大能量量级为 $E_{\rm Fe}^{\rm max} \approx 1\times 10^{17}$ eV。在 $E > E_{\rm Fe}^{\rm max}$ 时，预测能谱非常陡峭，因此标准模型倾向于转变发生在不远高于 $E_{\rm Fe}^{\rm max}$ 的能量处。就观测而言，转变有两个特征：能谱的变化和伸长率（大气中簇射最大深度 $X_{\rm max}$ 随能量的变化）。本文讨论了三种转变模型：偶极模型、混合成分模型和踝模型。在后一种模型中，转变发生在观测到的谱特征“踝”处，其起始于 $E_a \approx 1\times 10^{19}$ eV，其特征是质量成分从银河铁核转变为河外质子。在偶极模型中，转变发生在观测到的第二个膝部，能量为 $(4 -8)\times 10^{17}$ eV，其特征同样是质量成分从银河铁核转变为河外质子。混合成分模型描述了 $E \sim 3\times 10^{18}$ eV 处的转变，其质量成分从银河铁核转变为河外的不同核素混合成分。我们将这些模型与包括 Auger 在内的不同实验关于能谱和伸长率的观测数据进行了对比。