基于Geant4的太阳伽马射线研究

发布时间：2021-04-18 12:23

　　伽马射线因为其不受磁场调制具有较好的方向性等原因一直受到粒子天体物理学家的青睐。众所周知,太阳是非常重要的低能伽马射线源,对太阳伽马射线的研究一直是天体粒子物理学家所热衷的事业。习惯上,将由太阳直接产生或间接产生的伽马射线称之为太阳伽马射线。太阳伽马射线的产生机制主要有三种,逆康普顿散射,太阳耀斑,太阳盘。太阳盘产生伽马射线的方式是宇宙线粒子进入太阳大气并与太阳大气成分发生强相互作用产生强相互作用下的非弹性散射过程产生p ⁰介子然后p⁰分解成伽马光子。太阳伽马射线主要是由宇宙线与太阳大气中的粒子发生强相互作用产生的,一些理论工作者利用蒙塔卡罗模拟估计过太阳伽马流强。在此工作中本文利用Gean4来模拟这个产生过程用于估计太阳伽马射线。为了更好的验证所做的模型的正确性,本文仿照国外实验组将太阳大气的厚度设置成600 km。宇宙线来自于距离太阳光球层表面600 km的太阳大气层的边界地带,宇宙射线将进入到太阳大气层内并且会被追踪直到它们被完全吸收或逃离太阳大气。而后本文将太阳大气模型进行了两次改进使其模拟的环境更加接近于真实的环境。最后,本文将利用... 

【文章来源】：辽宁大学辽宁省 211工程院校

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

原初宇宙线全粒子能谱f}l

马射线产生机制，暗物质湮灭产生高能伽马射线具有很大的理论不确定性，很多诸如暗物质密度与暗物质湮灭截面等的重要的参数还不确定，所以很难对其图1-2: 不同实验测量到的Crab nebula的能谱和SSC模型计算结果符合比较[18]。乘以 E-2后，其中同步辐射峰和逆康普顿峰清晰可见

[29]。最近，更大范围的寻找暗物质信号的工作开始了，但是令人遗憾的是他们依旧一无所获[30]。最重要的同样也是最稳定太阳伽马的来源于太阳盘的贡献，即宇宙线粒子与太阳大气中的物质发生强相互作用，这种机制所产生的太阳伽马射线能量已经超过了费米实验组的 LAT 望远镜所能达到的能量上限——100 GeV[31][32]。第一个提出次级伽马射线是由宇宙线粒子与太阳大气表面物质发生强相互作用产生的是 Dolan 等科学家[33]。然而在早期的实验中所能测得的能量上限范围仅为 20 KeV 到 10 MeV[34]。完善的明确阐述太阳伽马射线是由宇宙线与太阳大气中的成分发生强相互作用产生的理论模型由 Seckel[35]首先建立的。预期太阳伽马射线流强能量在 10 MeV 到 10 GeV，存在很大的不确定性，因为这个假设对宇宙线在太阳附近传播时对太阳磁场是相当敏感的。预期的太阳伽马射线由 EGRET(Energetic Gamma Ray Experiment Telescope)首次探测到[36]。测量到的流强能量在 100MeV 至 2GeV，这个结果在理论预期的范围内。费米合作组[30发表了 1.5 年的观测数据，这些数据记录的是太阳处于“平静期”所产生的能量范围在 0.1 GeV 到 10 GeV 高能伽马射线的信息。


本文编号：3145467