不稳定宇宙线核素约束银河系盘中的低扩散区

对各类银河系伽马射线源邻近区域的观测表明，宇宙线的扩散性被局部抑制达三个数量级之多。然而，这些低扩散区对宇宙线输运全局性质的影响目前仍知之甚少。本文指出，宇宙线核素比值（如硼碳比和铍同位素相对丰度）对此类低扩散区的填充因子敏感，因此其测量可用于约束这些区域的典型尺度与年龄。我们对一个允许银河系盘与晕中分别具有不同扩散系数$\kappa_{\mathrm{disk}}$和$\kappa_{\mathrm{halo}}$的宇宙线输运模型进行了细致的参数研究。利用AMS-02实验关于铍同位素比值的初步数据，我们发现盘内扩散系数受抑制有$3.5\sigma$的偏好，最佳拟合值为$\kappa_{\mathrm{disk}}/\kappa_{\mathrm{halo}} = 0.20^{+0.10}_{-0.06}$。我们预测，随着HELIX气球实验即将到来的数据，显著性可能提升至$6.8\sigma$。采用粗粒化方法，我们发现若盘中低扩散区的填充分数约为$66\,\%$则可实现如此强的抑制。我们得出结论：受抑制扩散区域的影响可能比通常假设更大，应在银河系宇宙线输运模型中予以考虑。