مطالعه اندرکنش پرتوهای کیهانی بغایت پرانرژی با فوتون‌های پس زمینه کیهانی توسط کُد شبیه سازی CRPropa 3.0

Abstract

در این مقاله با استفاده از کُد شبیه سازی CRPropa3.0 به بررسی طیف ذرات ثانویه تولید شده در اندرکنش پرتوهای کیهانی بغایت پر انرژی، با فوتون‌های پس زمینه می‌پردازیم. اندرکنش ها برای اولیه های آهن و پروتون، و در محدوده انرژی 1018 تا eV 1021 بررسی شده‌اند. تاثیر تغییر انرژی ذرات اولیه، و شاخص طیفی منبع بر روی طیف فوتون‌ها و الکترون‌های ثانویه تولید شده توسط پرتوهای اولیه آهن و پروتون، در اندرکنش‌های تولید فوتوپایون، واپاشی بتا و تولید زوج، مورد بررسی قرار گرفت. همچنین سهم هریک اندرکنش‌ها از انرژی کل پرتوهای اولیه با تغییر این کمیت ها بررسی شد. . مشاهده شد که در اولیه‌های آهن تعداد و میانگین انرژی ذرات ثانویه تولید شده در فوتوپایون، از ثانویه های پروتون کمتر است ولی ذرات حاصل از واپاشی بتا و تولید زوج در اولیه های آهن بیشتر است. برای هر دو اولیه، با کاهش کمینه انرژی ذرات اولیه، سهم اندرکنش های تولید پایون و واپاشی بتا از انرژی کل پرتوهای اولیه کاهش می‌یابد ولی سهم تولید زوج افزایش می‌یابد. همچنین با افزایش شاخص طیفی، به دلیل کاهش شدید ذرات پرانرژی اولیه طیف ذرات حاصل از تمام اندرکنش‌ها و همچنین سهم انرژی همه آنها از انرژی کل اولیه، کاهش می‌یابد.