Hostname: page-component-848d4c4894-pftt2 Total loading time: 0 Render date: 2024-05-21T17:33:22.880Z Has data issue: false hasContentIssue false

Very high energy cosmic gamma rays

Published online by Cambridge University Press:  14 August 2015

M. Libber
Affiliation:
Research Department, Grumman Aircraft Engineering Corporation, Bethpage, New York, U.S.A.
S. N. Milford
Affiliation:
Research Department, Grumman Aircraft Engineering Corporation, Bethpage, New York, U.S.A.
M. S. Spergel
Affiliation:
Research Department, Grumman Aircraft Engineering Corporation, Bethpage, New York, U.S.A.

Abstract

Core share and HTML view are not available for this content. However, as you have access to this content, a full PDF is available via the ‘Save PDF’ action button.

Collisions of high energy cosmic rays with intergalactic gas produce various secondaries, including neutral pions that decay into high energy γ rays. The Landau-Milekhin hydrodynamical model for proton-proton collisions is used to calculate the pion production spectrum corresponding to cosmic γ rays of energy above 10 Gev. A source function for these high energy γ rays in space is found by combining the pion production and decay spectra with the primary cosmic ray proton flux. The resulting γ ray spectrum follows a different power law than spectra based upon the usual assumption of a line spectrum for the pions in the center of mass system of the colliding protons. The high energy γ ray intensity in space is calculated for a simple model universe. By comparison with previous estimates for the proton photoproduction process, it is found that proton-proton and proton-photon collisions appear to contribute about the same order of magnitude to the intergalactic γ ray intensity above ∼1016 eV.

Les collisions entre les particules de grande énergie du rayonnement cosmique et le gaz interstellaire produisent des rayonnements secondaires variés, dont des pions neutres qui se dégradent en rayons γ très énergétiques. On emploie le modèle hydrodynamique de Landau-Milekhin des chocs proton-proton pour calculer le spectre des pions produits qui correspondent à des rayons γ cosmiques d'énergie supérieure à 10 GeV. On obtient une fonction-source pour ces rayons en combinant les spectres de production et de dégradation des pions avec les données sur le flux de proton du rayonnement cosmique primaire. Le spectre γ résultant n'obéit pas à la même loi de puissance que les spectres déduits de l'hypothese usuelle d'une raie unique pour les pions dans le système du centre de masse des deux protons. L'intensité des rayons γ énergétiques dans l'espace est calculée à partir d'un modèle simple d'Univers. On compare les résultats à des estimations plus anciennes de la photoproduction des protons et l'on trouve que, les chocs proton-proton et proton-photon semblent contribuer de façon sensiblement égale à l'intensité du rayonnement γ intergalactique d'énergie supérieure à 1015 eV.

Резюме

Резюме

Столкновения между частицами космического излучения большой энергии и межзвездным газом порождают различные вторичные излучения, среди которых нейтральные пионы переходящие в очень энергетические лучи γ. Применена гидродинамическая модель соударений про- тонпротоц Ландау-Милехина для вычисления спектра порожданных пионов, соответствующих космическим лучам γ с энергией превышающей 10 гэв. Получена функция-источник для этих лучей, комбинируя спектры образованиям распада пионов с данными о протонном потоке первичного космического излучения. Вытекающий спекть не удовлетворяет тому же степенному закону, что спектры выведенные из обычной гипотезы единственной линии для пионов в системе центра массы из двух протонов. Интенсивность энергетических лучей γ в пространстве вычислена исходя из простой модели Вселенной.

Результаты сравнены с более давними оценками фотопорождения протонов и найдено, что соударения протон-протон и протон-фотон повидимому участвую в довольно равной мере в интенсивности межгалактического излучения γ с энергией превышающей 1015 эв.

Type
Session V. X and γ Radiation : Stars and Galaxies
Copyright
Copyright © CNRS 1965 

References

1. Ginzburg, V. L. and Syrovatskii, S. I., 1964, The Origin of Cosmic Rays, Pergamon.CrossRefGoogle Scholar
2. Burbidge, G. R. and Gould, R. J., January-February 1965, Annales d'Astro., 28, 1.Google Scholar
3. Hayakawa, S. and Yamamoto, Y., 1963, Prog. Theoret. Phys. (Japan), 30, 71.Google Scholar
4. Ginzburg, V. L. and Syrovatskii, S. I., 1964, Soviet Physics (JETP), 18, 245.Google Scholar
5. Lieber, M., Milford, S. N. and Spergel, M. S., “Final Report on NASw 699-High Energy γ Rays in Space”. Grumman Research Department Report, RE-192, 1964.Google Scholar
6. Milekhin, G. A., 1959, Soviet Physics (JETP), 8, 829.Google Scholar
7. Amai, S., Fukuda, H., Iso, G. and Sata, M., 1957, Prog. Theoret. Phys. (Japan), 17, 241.Google Scholar
8. Belenkii, S. Z. and Landau, L. D., 1955, Uspekhi Fiz Nauk, 56, 309.CrossRefGoogle Scholar
9. Malhotra, P. K., 1963, High Energy Interactions, Vol. 5, International Conference on Cosmic Rays, Tata Institute, Bombay, p. 40.Google Scholar
10. Sanko, L. A., Takibaev, Zh. S. and Usik, P. A., 1963, High Energy Interactions, Vol. 5, International Conference on Cosmic Rays, Tata Institute, Bombay, p. 58.Google Scholar
11. Sohweber, S., 1961, Introduction to Relativistic Quantum Field Theory, Row, Peterson and Co. Google Scholar
12. Nikishov, A. I., 1962, Soviet Physics (JETP), 14, 383.Google Scholar
13. Goldreich, P. and Morrison, P., 1964, Soviet Physics (JETP), 18, 239.Google Scholar