真实大气中宇宙射线轨迹追踪终止于何处？
空间物理
2026-02-05 v1 地球与行星天体物理
高能物理 - 唯象学
大气与海洋物理
摘要
在确定几何磁场中宇宙射线粒子轨迹的反向追踪仿真中，通常将大气近似为一个人为在低高度处的尖锐边界，作为追踪轨迹的终点。本文超越了这一简化假设，探讨两种现实物理过程如何在大气中终止宇宙射线粒子的传输：Bethe-Bloch 能量损失机制和与大气原子发生的硬碰撞相互作用，后者基于Glauber-Gribov 形式alism 计算总横截面。前者在低刚性（质子低于约0.57 GV）时占主导地位，而后者在较高刚性下变得占主导。因此，我们引入两个无量纲变量作为详细数值准则：由于Bethe-Bloch效应引起的相对刚性位移（Δ𝔅/𝔅），以及预期硬碰撞次数（⟨N⟩）。我们使用修正的1976年美国标准大气模型，展示高度依赖性可约分为约exp(-0.14h/km)。此外，近近点点附近轨迹的局部曲率半径的效果也可类似地分解。我们的计算表明，简化的尖锐边界高度至少为50 km，且Δ𝔅/𝔅+⟨N⟩≲1（对于质子），重离子如铁则增加超过15 km。
引用
@article{arxiv.2602.03885,
title = {Where Does Tracing of Cosmic Ray in Real Atmosphere Terminate?},
author = {Du-Xin Zheng and Long Chen and Ran Huo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.03885},
year = {2026}
}
备注
8 pages, 6 figures, to be published in Chinese Physics C