宇宙線傳播及宇宙線能譜異常起源的研究.pdf

1、宇宙線被物理學(xué)家喻為神秘的天外來(lái)客,它是來(lái)自地球之外的高能微觀粒子。自1912年發(fā)現(xiàn)宇宙線至今已有一百年時(shí)間,在這期間人們對(duì)宇宙線進(jìn)行了連續(xù)不斷的實(shí)驗(yàn)探測(cè)和理論研究。但是到目前為止,關(guān)于宇宙線粒子的幾個(gè)根本性問題我們?nèi)匀粺o(wú)法得到清晰完美的答案,例如宇宙線的起源、加速和傳播等問題。宇宙線問題成為現(xiàn)代物理學(xué)中最重要也是最基本的問題之一。
　　本論文主要討論造成宇宙線能譜異常的原因,并利用GALPROP對(duì)兩種解釋模型中的次級(jí)粒子預(yù)期值進(jìn)

2、行比較。我們首先簡(jiǎn)述宇宙線物理的有關(guān)知識(shí),然后對(duì)數(shù)值求解銀河系宇宙線傳播的程序包GALPROP進(jìn)行詳細(xì)介紹,繼而在此基礎(chǔ)之上對(duì)近幾年宇宙線能譜異常的問題進(jìn)行討論。關(guān)于宇宙線能譜的觀測(cè),在氣球?qū)嶒?yàn)CREAM之前的觀測(cè)結(jié)果中,宇宙線的標(biāo)準(zhǔn)能譜是單一冪律譜。然而最新的CREAM實(shí)驗(yàn)觀測(cè)表明,從質(zhì)子到鐵的元素能譜在～200GeV/核子能段出現(xiàn)了異常的變硬,明顯不同于一般的單一冪律譜。接著衛(wèi)星實(shí)驗(yàn)PAMELA公布的最新數(shù)據(jù)顯示,質(zhì)子和氦核的能譜在

3、剛度為～200GV的地方也出現(xiàn)了拐折,而且和ATIC、CREAM的結(jié)果是自洽的,且不同于單一冪律譜。有關(guān)這一反?，F(xiàn)象的理論討論很多,本文重點(diǎn)討論其中的兩種:一種理論認(rèn)為,這種能譜異常變硬是由宇宙線粒子注入到星際空間時(shí)非線性加速機(jī)制造成的;另一種理論則認(rèn)為,能譜的拐折是臨近的單一源能譜和背景能譜疊加造成的。另外,我們要重點(diǎn)比較這一異?，F(xiàn)象對(duì)于反質(zhì)子、正電子、伽瑪射線的預(yù)言在這兩種模型中的不同。
　　我們利用GALPROP的宇宙線擴(kuò)散