来自轻核组成的超高能宇宙线和中微子

注入时的超高能（$\gtrsim 10^{18}$ eV）宇宙线（UHECRs）的重子质量组成，以及它们在传播过程中与宇宙光子背景的相互作用，直接决定了地球上的 UHECR 通量。这些相互作用中产生的次级中微子和光子作为 UHECR 源的关键天体物理信使。对 Pierre Auger 天文台（PAO）最新数据的建模表明 UHECRs 具有混合元素组成，其中 sub-ankle 能谱由不同于 super-ankle 区域（$> 10^{18.7}$ eV）的一类源解释。在本工作中，我们对 UHECR 能谱获得两类拟合——一类为单一源种群，由 $^1$H 和 $^2$He 组成，能量范围起始于 $\approx 10^{18}$ eV——另一类为注入时代表性核 $^1$H、$^4$He、$^{14}$N 和 $^{28}$Si 的混合组成，其拟合从高于 $\approx 10^{18.7}$ eV 处获得。在两种情况下，我们认为源辐射演化是红移的简单幂律。我们通过在大范围取值上改变源性质来检验 H+He 组成的可信度，并使用蒙特卡洛模拟工具 CRPropa 3 将结果与 H+He+N+Si 组成所得结果进行比较。次级电子和光子使用宇宙线传输代码 DINT 传播。我们通过拟合 UHECR 能谱，对每种情况下源谱指数、源演化指数和源种群的截断刚度设定了限制。宇宙成因中微子通量可进一步限制轻核注入模型中的丰度分数和最大源红移。