【摘 要】
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极高能中微子是能量范围在TeV(1012eV)以上的中微子。位于南极的Ice-Cube 中微子探测器建成至今已探测到 80 多个能量介于 100 TeV 和 10 PeV 之间的极高能中微子,并且这些极
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极高能中微子是能量范围在TeV(1012eV)以上的中微子。位于南极的Ice-Cube 中微子探测器建成至今已探测到 80 多个能量介于 100 TeV 和 10 PeV 之间的极高能中微子,并且这些极高能中微子大多数都是来自于太阳系外的天体物理源。在天体物理源中,极高能中微子的两个主要产生途径为宇宙射线和”靶”(质子或光子)发生反应并产生极高能的光子和中微子,即pp/pγ过程。在本篇论文中,我们采用了 FWW近似的方法,在质子的静止系中将磁场比作“虚光子”,并计算得到了宇宙射线和磁场之间的“碰撞”产生极高能中微子和光子的过程。我们将其命名为pB过程。当质子的洛伦兹因子和磁场强度的乘积γpB(?)5 × 1018 G时,pB过程达到反应阈值,质子能量损失率迅速上升超过光子同步辐射。在阈值以上,pB过程引起的质子能量损失率比由于同一磁场中质子的光子同步辐射高约两到三个数量级。同时,我们计算了 pB过程产物中微子、光子谱,讨论了其在天体物理环境中,如在白矮星大气,中子星或恒星质量黑洞等环境中的应用。并将FWW近似方法拓展到重核子的光致分解,得到类似的“磁致分解”效应。同时,我们重点讨论了 pB过程在双黑洞并合事件中的应用。黑洞并合事件是由advanced-LIGO首次发现,对于恒星级双黑洞的并合,在并合前周围气体已经被吸积干净,很难产生足够强能被观测到的电磁和中微子辐射。但是新形成黑洞周围少量的等离子体可以在短时间内支撑一个强度为1011 G的磁场,由于曲率辐射的限制,质子的能量最高可以加速到~1017eV。在最乐观的情况中,如果不考虑质子在加速中的能量损失,质子可以被加速至~1020eV。加速后,质子能量损失的主导过程为pB过程,并且可以产生能量~10 EeV的中微子。对于Advanced-LIGO看到的事件GW150914来说,中微子的流量低于IceCube的探测极限。但是来自距离(?)5Mpc的近源的中微子流量可被IceCube看到,来自黑洞并合事件的弥散中微子背景能够被未来的IceCube-Gen2探测到。
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