由抵达方向分布确定的超高能宇宙线核素组成
高能天体物理现象
2019-01-02 v3
摘要
超高能宇宙线（UHECR）的源一直难以捕捉。最近有人指出，虽然 UHECR 质子源展现出的各向异性模式随能量升高而变得更密集且被压缩，但发射原子核的源会产生一种 cepa stratis（洋葱状）结构，其各层随能量升高而离源位置更远。来自原子核加速器的热斑的奇特形状由传播过程中的能量损失与银河系磁场（GMF）偏转之间的竞争所主导。在此，我们开展了一项完备的模拟研究，以精确刻画 UHECR 原子核在 GMF 中的偏转。我们表明，虽然 cepa stratis 结构提供了由 UHECR 原子核飞向地球所产生的各向异性模式的全局描述，但由于 GMF 的规则结构，热斑会依据其在天空中的位置而被拉长。我们证明，借助能谱高能端的大统计量样本（如 NASA 的 POEMMA 任务将收集的那种），热斑轮廓的能量依赖性可成为一种有用的观测量，用以识别 UHECR 的核素组成。这种确定粒子物种性质的新方法是对那些利用广延空气簇射观测量的方法的补充，因此不受强子相互作用模型的大系统不确定度影响。
引用
@article{arxiv.1810.04251,
title = {Ultrahigh-Energy Cosmic Ray Composition from the Distribution of Arrival Directions},
author = {Rita C. dos Anjos and Jorge F. Soriano and Luis A. Anchordoqui and Thomas C. Paul and Diego F. Torres and John F. Krizmanic and Timothy A. D. Paglione and Roberto J. Moncada and Frederic Sarazin and Lawrence Wiencke and Angela V. Olinto},
journal= {arXiv preprint arXiv:1810.04251},
year = {2019}
}
备注
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