丙烯酰胺蒙特卡罗模拟对宇宙射线与凯顿陨石的交互

文摘

小行星叫凯顿落在12月3日,1980年,在也门(15°0′N, 48°18′E)。今天正在调查在这个大型陨石。摘要宇宙rays-earth大气和宇宙之间的交互rays-Kaidun陨石建模使用宇宙射线发生器丙烯酰胺蒙特卡罗代码。同位素分布和产生的粒子在这些交互。同时,仿真结果比较这两种类型的交互。

1。介绍

宇宙射线(CRs)高能带电粒子,来自空间航行以接近光的速度和撞击地球大气层。从本质上讲,所有的元素在元素周期表;大约89%的细胞核氢(质子),10%的氦,约1%更重的元素,生成CRs。这些更重的元素(如碳、氧、镁、硅、铁)出现在相同的相对丰度在太阳系,但有重要的元素和同位素组成的差异,提供信息在银河宇宙射线的起源和历史。例如,有一个重要的过度的稀有元素(李,和B)时产生重CRs如C, N, O片段为较轻的原子核在星际气体的碰撞。的同位素²²不也是过度,表明宇宙射线和太阳能系统的核合成材料不同。电子占大约1%的银河宇宙射线。尚不清楚为什么电子显然不如核有效地加速。

凯顿陨石落在也门(15°0′N, 48°18′E) 12月3日,1980年。在含碳质球粒陨石类和它的质量大约是2公斤。它拥有世界上一个特殊的地方陨石收藏。它的特点是一个空前广泛的陨石材料组成。相信凯顿起源于火卫一,火星的两颗卫星之一(1]。两个新矿物称为Andreyivanovite Florenskyite研究陨石后被发现。有几项研究对凯顿陨石及其矿物质(Andreyivanovite和Florenskyite)。这些研究通常集中在陨石的年表2- - - - - -6),地球化学(7- - - - - -16],矿物学[17- - - - - -19],和空间研究[20.- - - - - -25]。

丙烯酰胺使蒙特卡罗估计particle-matter交互。丙烯酰胺蒙特卡罗包已被用来模拟CRs代和交互在几个研究论文(26- - - - - -29日]。CRs-Kaidun陨石和CRs-earth大气之间的相互作用在本文模拟。

2。方法

丙烯酰胺是一种基于fortran蒙特卡罗粒子运输工具用于计算和交互与不同材料在许多不同的应用领域,如量热法,激活,剂量测定法,探测器设计,加速器,宇宙射线,中微子物理学和放射治疗。在这段代码中,60个不同描述亚原子粒子和几乎所有的材料用在许多应用程序可以定义使用合适的卡片(30.,31日]。2010年,丙烯酰胺蒙特卡罗代码给出了一个新的高能宇宙射线发生器。有了这个新版本,丙烯酰胺能够模拟高能宇宙射线和地球大气之间的相互作用。在这段代码中使用组合几何的包包括通用代码,100年地球大气建模与一组同心球壳(图1)。地球大气的物质成分,相同的材料在不同压力和温度条件,每一层都使用。凯顿组成的陨石被文学。强子相互作用激活使用DPMJET包(32]。至于主宇宙射线束主质量组成模型,如90%的质子和9%的α(33]。至于大量的模拟,我们希望主要质子流利,放射性同位素生产,二次粒子后现有的交互。一般的丙烯酰胺存在代码在网站上http://www.fluka.org/。

3所示。结果

在性能方面的丙烯酰胺对宇宙ray-atmosphere交互的功能代码,我们策划主要质子流利作为主要的函数质子能量(图2)。在这个图中,我们可以看到质子能量可以达到10 TeV CRs之间的相互作用和地球大气层之后。

在表1后,放射性同位素生产CRs和地球大气之间的相互作用。66个不同的宇宙发生的同位素生产随着原子序数的范围从1到20。丰富的⁴他,¹⁴C,¹⁴N同位素是非凡的。跟踪同位素³⁷年代,¹⁸啊,,³⁴P。


同位素	数量的核

h -	4,63E+ 2
2	84E+ 01
H-3	2、24E+ 01
他	2、12E+ 01
他	4,62E+ 2
他	4,53岁E−02
偏历	2、27E+ 01
温溜	1,60E+ 01
是7	78E+ 00
他	3、25E−04
下廉	3,51E+ 00
B-8	1,10E−1
上廉	6、16E−03
是9	2、10E+ 01
C-9	4,01E−02
是10	1,49E+ 01
B-10	99E+ 01
C-10	1,03E+ 00
是11	2,83E−1
B-11	93E+ 01
C-11	1、22E+ 01
b - 12	3,64E+ 00
技术	7日,27日E+ 01
N-12	3、11E−04
B-13	5,01E−1
c13	9日,50E+ 01
N-13	73E+ 01
碳14	1,10E+ 2
N-14	2、19E+ 2
O-14	3,97E−1
C-15	7日,48E−04
c15	2、40E+ 01
O-15	70E+ 00
N-16	91E−1
O-16	5,42E+ 01
O-17	99E−03
O-18	6日,53E−05
Ne-20	1,25E−04
Ne-21	9日,71年E−1
Na-22	1,53岁E−04
Al-28	2,52岁E−1
Si-28	81E−1
Si-30	3,50E−04
Si-31	4,01E−1
S-32	3、22E−04
P-33	92E−04
S-33	86E−02
第34页	7日,41E−05
S-34	5、15E−03
打进35	5,42E−02
Cl-35	1,42E−03
S-36	77E−02
Cl-36	1、13E−02
Ar-36	9日21E−05
S-37	74E−05
Cl-37	64E−02
Ar-37	4,41E−02
Cl-38	7日,48E−02
Ar-38	72E+ 00
Cl-39	5、60E−03
Ar-39	78E−1
Cl-40	99E−04
Ar-40	1、32E+ 00
K-40	1,10E−1
Ar-41	1,36E−1
Ca-42	2,44E−04

在表2、同位素产品来源于CRs-Kaidun陨石交互。广泛的同位素分布(原子序数从1到79)与表1。在这些产品中,最丰富⁵⁶菲因为凯顿的铁含量高。其他重要的同位素⁵⁵铁、⁵⁵Mn,⁵⁴锰。少量的⁴⁹钙、^82年Br,^108年公司也生产。


同位素	数量的核

h -	2,89E+ 01
2	1,41E +00
H-3	3,34E−01
他	62E−02
他	5,41E +00
他	4,09年E−02
偏历	2,37E−04
温溜	3,73E−04
是7	85E−05年
上廉	2,43E−06
是9	4、22E−06
B-10	91E−06
B-11	2,66E−04
C-11	4,70E−04
b - 12	2,70E−05年
技术	5,41E−04
c13	2,60E−04
N-13	3,94E−06
碳14	1,09年E−02
N-14	2、16E−03
C-15	1,09年E−05年
c15	8日,53E−02
O-15	1、20E−05年
N-16	3,86E−05年
O-16	72E−02
O-17	6,20E−02
F-17	3,64E−05年
O-18	2,04E−02
f - 18	8日,53E−04
F-19	1,58E−02
O-20	3,72E−06
F-20	1,30E−03
Ne-20	2,39E−02
微型的	2,99E−04
Ne-21	3、12E−01
Ne-22	4、22E−01
Ne-23	2、40E−02
Na-21	72E−05年
Na-22	8日06E−02
Na-23	2,09年E +00
Mg-23	6日04E−06
Na-24	3,09年E−02
Mg-24	99E−04
Al-26	4、17E−05年
Mg-27	4,05年E−08年
Al-27	2、21E−02
Al-28	1、24E−03
Si-28	5、30E−03
Al-29	1,30E−05年
Si-29	5,07年E−03
Al-30	3、38E−03
Si-30	6日,41E−02
第30页	5,35E−04
Si-31	2,43E−06
31页	2,05年E−02
P-32	4,95E−02
S-32	1,06年E−01
P-33	66E−04
S-33	6日,57岁E−02
S-34	1,07年E−01
Cl-34	1,18E−03
打进35	3,28E−05年
Cl-35	72E−02
S-36	3、15E−04
Cl-36	91E−02
Ar-36	90E−02
Cl-37	6日,31日E−02
Ar-37	3,54E−01
K-37	4,75E−06
Cl-38	1,30E−04
Ar-38	1、20E−01
K-38	5日,57岁E−03
Ca-38	4,01E−06
Cl-39	1、22E−03
Ar-39	2,31E−02
K-39	3,78E−01
Ca-39	3,47E−02
Cl-40	4,40E−06
Ar-40	99E−05年
K-40	4,53岁E−01
Ca-40	3,61E−01
K-41	1、13E−01
Ca-41	1,57E−02
Sc-41	1,51E−05年
K-42	1、16E−03
Ca-42	91E−02
Sc-42	9日01E−05年
K-43	1,08年E−04
Ca-43	2,50E−02
Sc-43	4,28E−04
Ca-44	5,46岁E−02
Sc-44	85E−02
Ca-45	1、22E−03
Sc-45	5、30E−02
Ca-46	8日,53E−06
Sc-46	2,51E−02
Ca-47	4,37E−04
Sc-47	1、28E−03
Sc-48	73E−05年
Ca-49	88E−09年
Sc-49	1、17E−05年
Ti-44	3、27E−03
Ti-45	2,85E−02
Ti-46	3,60E−01
V-46	7日,42E−06
Ti-47	3,41E−01
V-47	2,82E−03
Ti-48	2,99E−01
V-48	2、24E−01
cr - 48	5,46岁E−02
Ti-49	89E−02
V-49	99E−01
Cr-49	1,25E−01
Ti-50	63E−02
V-50	63E−01
Cr-50	95E−01
Mn-50	1、23E−01
V-51	2、11E−01
Cr-51	80E−01
Mn-51	3,54E−01
V-52	8日06E−02
Cr-52	72E +00
Mn-52	6,52岁E−01
Fe-52	80E−02
V-53	1、26E−05年
Cr-53	7日00E−01
Mn-53	1,58E +00
Fe-53	4,64E−01
Cr-54	2,06年E−01
Mn-54	2,83E +00
Fe-54	2,48E +00
Co-54	1、11E−05年
Cr-55	1、13E−02
Mn-55	3,07年E +00
铁55	3,75E +00
Co-55	1、23E−01
Mn-56	1,02年E +00
Fe-56	2,46岁E +01
Co-56	2,03E−01
Ni-56	3,50E−05年
Mn-57	3、11E−03
Fe-57	2,60E +00
Co-57	2,88E−01
Ni-57	7日05E−02
Mn-58	72E−06
Fe-58	74E−02
Co-58	3、33E−01
Ni-58	7日,32E−01
Fe-59	2、25E−03
Co-59	9日,75年E−02
Ni-59	2,91E−01
Co-60	2,43E−01
Ni-60	5,41E−01
Cu-60	5,08年E−06
有限公司- 61	2、13E−03
ni - 61	7日,32E−02
铜- 61	2,34E−02
有限公司- 62	2,34E−02
ni - 62	2,90E−02
ni - 63	2,93E−02
铜- 63	2,85E−04
ni - 64	2,49E−02
铜- 64	6,52岁E−06
锌- 64	2,98E−04
ni - 65	1,08年E−04
铜- 65	2,99E−04
锌- 65	99E−04
锌- 66	94E−04
锌- 67	8日,53E−04
锌- 68	81E−03
锌- 69	2,60E−04
ga - 69	62E−06
ga - 72	2,75E−05年
为- 74	2,82E−04
为- 75	4、13E−06
为- 76	4,62E−05年
br - 82	74E−07年
kr - 83	89E−05年
kr - 84	85E−04
rb - 84	69E−02
ag - 108	8、11E−07年
ag - 110	2、16E−05年
cd - 114	3,57E−05年
ir - 192	5,09年E−06
非盟- 197	2、33E−06

表3显示在CRs-atmosphere和CRs-Kaidun产生粒子数。在这个表中,中子和质子是杰出的。Antisigma (+), Antisigma (−), xi (0) anti-xi(0)和anti-xi(+)跟踪粒子。看的相对差异,是见过最大的变化发生的xi(0)σ(−)和antilambda。的数量³他没有改变。


粒子的名字	数量的粒子
粒子的名字	大气	凯顿	相对偏差(%)

4-HELIUM	84E+ 03	9日03E +03	2、13
3-HELIUM	1,60E +03	1,60E +03	- - - - - -
海卫一	2、13E +03	2、14E +03	0,47
氘核	3,20E +03	3、26E +03	86
HEAVYION	1,03E +03	1,09年E +03	66
质子	4,57E +05年	4,61E +05年	0,87
APROTON	1,56E +03	1,60E +03	2,53岁
中子	67E +06	69E +06	1日19
ANEUTRON	1,55E +03	1,57E +03	1、28
子+	4,48E +01	4,52岁E +01	0,89
μ介子−	4,18E +03	4,43E +03	81
介子+	3,32E +03	3、27E +03	1、52
介子−	3、22E +03	3,20E +03	0,62
k中介子+	2,47E +01	2,18E +01	12、5
k中介子−	1、24E +01	1,39E +01	11日,4
λ	6、10E−01	3,83E−01	45、72
ALAMBDA	3,95E−03	7日,26日E−03	59岁的05
σ−	1、12E−03	2,99E−03	91,00
σ+	2,51E−03	3、24E−03	25日,39岁
KAONZERO	2,97E +01	3,43E +01	14日,38
AKAONZER	3,82E +01	4,33E +01	12日,52
ASIGMA−	1,51E−04	2,09年E−04	32岁的22
ASIGMA +	2,75E−04	71E−04	46岁,64
XSIZERO	1,18E−04	4,48E−04	116年,61年
AXSIZERO	1,09年E−04	88E−04	53岁,20
AXSI +	1,25E−04

在表4、数字非弹性相互作用中产生的次级粒子。47个不同的大气粒子和50凯顿陨石被模拟。与CRs每两个交互后,产生最大的粒子是中子三数百万。同时,少量的D介子(D +)。从相对差异,最大变化发生D-meson (D +),δ重子(D0BAR),ω重子。迷住了ω重子(OMEGAC)τ中微子(NEUTRIT),和他们的反粒子(ANEUTRIT)之后才形成CRs-Kaidun交互。


粒子的名字	数量的粒子
粒子的名字	大气	凯顿	相对偏差(%)

4-HELIUM	80E +06	82E +06	1,10
3-HELIUM	1、31日E +05年	1,33E +05年	1、52
海卫一	1,30E +05年	1、31日E +05年	0,77
氘核	3日00E +05年	3,02年E +05年	0,66
质子	2,41E +06	2,44E +06	1、24
APROTON	1,44E +03	1,47E +03	2,06年
电子	1、38E +02	1、35E +02	2,20
正电子	1、38E +02	1,34E +02	2,94
NEUTRIE	2,89E−02	7、12E−02	84年,52
ANEUTRIE	4,89E−01	9日,96年E−01	68年,28
光子	90E +05年	8日03E +05年	63
中子	3,09年E +06	3、13E +06	1、29日
ANEUTRON	1,44E +03	1,46岁E +03	1、38
子+	68E +01	5、16E +01	9日,59岁
μ介子−	4、26E +01	4、12E +01	3,34
KAONLONG	2,04E +02	74E +02	15日,87年
介子+	2,92E +05年	2,94E +05年	0,68
介子−	2,77E +05年	2,79E +05年	0,72
k中介子+	1日19E +04	1、20E +04	0,84
k中介子−	4,32E +03	4,37E +03	1、15
λ	70E +03	86E +03	2,36
ALAMBDA	1,41E +02	1,39E +02	1,43
KAONSHRT	2,03E +02	79E +02	12日,57岁
σ−	2,01E +03	98E +03	1、50
σ+	2,35E +03	2,34E +03	0,43
SIGMAZER	3,55E +03	3,53岁E +03	0,56
皮耶罗	3,64E +05年	3,67E +05年	0,82
KAONZERO	1、14E +04	1、14E +04	- - - - - -
AKAONZER	4、11E +03	4、16E +03	1、21
NEUTRIM	4、15E +03	4,39E +03	62
ANEUTRIM	2,97E−01	3,08年E−01	3,64
ASIGMA−	4,62E +01	4,46岁E +01	3,52岁
ASIGMAZE	4、26E +01	4、25E +01	0,24
ASIGMA +	4、15E +01	4,68E +01	12日00
XSIZERO	1、28E +02	1、26E +02	1,57
AXSIZERO	77E +00	1,08年E +01	75
XSI−	1,09年E +02	1,09年E +02	- - - - - -
AXSI +	8日,21E +00	82E +00	7日16
ω−	3,93E−01	92E−02	140年,11
奥美加+	8日,51E−01	1,10E +00	25日,53
D +	1,34E−04	2、40E−03	178年,85年
D−	2、29日E−04	2,35E−04	2,59岁
D0	6日17E−04	3、45E−04	56岁,55
D0BAR	3,51E−04	2,98E−03	157年,85年
DS +	74E−05年	1、45E−04	73年,07年
DS−	2,54E−04	8日,29日E−05年	101年,57
LAMBDAC +	1,34E−04	3、17E−04	81年,15
NEUTRIT		2、30E−03
ANEUTRIT		2、30E−03
OMEGAC0		9日,17E−05年

最后在表5、数字的衰变产物已被证明。26个不同的衰变产物的气氛和31日凯顿的交互被检测到。在这些产品中,有许多光子,电子、正电子,μ介子中微子(电子和τ)。相对差异anti-xi (+), xi (0), - k中介子的粒子是高于其他产品。


粒子的名字	数量的粒子
粒子的名字	大气	凯顿	相对偏差(%)

质子	96E +03	8日05E +03	1、12
APROTON	1,55E +02	1、52E +02	95
电子	2,92E +05年	2,94E +05年	0,68
正电子	3、10E +05年	3、12E +05年	0,64
NEUTRIE	3,05年E +05年	3,07年E +05年	0,65
ANEUTRIE	2,87E +05年	2,89E +05年	0,69
光子	70E +05年	75E +05年	0,65
中子	90E +03	89E +03	0,15
ANEUTRON	1,34E +02	1,41E +02	5,09年
子+	3、13E +05年	3、15E +05年	0,64
μ介子−	2,97E +05年	3日00E +05年	1,01
介子+	1、48E +04	1,47E +04	0,68
介子−	2,01E +04	2,02年E +04	0,50
k中介子+	5,43E−01	7日,37E−01	30、31日
k中介子−	2、30E−01	4,76E−02	131年,41
λ	3,79E +03	3,76E +03	0,79
ALAMBDA	6日04E +01	6日,32E +01	4,53岁
σ+	6,47E−05年	- - - - - -
皮耶罗	2、16E +04	2、14E +04	0,93
KAONZERO	2、33E−04	5、30E−04	77年,85年
AKAONZER	4,09年E−04	94E−04	64年01
NEUTRIM	98E +05年	6日02E +05年	0,66
ANEUTRIM	6日01E +05年	6日05E +05年	0,66
XSIZERO	64E−01	8日05E−04	198年,05年
AXSIZERO	3,08年E−01	96E−01	44岁的44
AXSI +	1,54E−04	67E−01	199年,63年
KAONLONG	- - - - - -	74E−05年
KAONSHRT	- - - - - -	74E−05年
XSI−	- - - - - -	2,35E−02
τ−	- - - - - -	8日,29日E−05年
NEUTRIT	- - - - - -	8日,29日E−05年
ANEUTRIT	- - - - - -	8日,29日E−05年

4所示。结论

最近,暗物质的兴趣调查,火星任务研究,和实际的宇宙学研究正在迅速增加。在这些问题上,陨石,宇宙尘埃,宇宙发生的亚原子粒子从外太空给研究人员的一些提示。在这篇文章中,我们模拟的CRs交互与地球大气层和凯顿陨石由丙烯酰胺是一种流行的CR的代码生成器。对于这个目标,地球的大气,凯顿样本,和初级宇宙射线组成的质子,阿尔法,少量的其他粒子模型。至于输出的模拟,产生同位素和亚原子粒子的大气和凯顿。看着同位素分布,185种同位素生产后CRs-Kaidun交互。同时,粒子数的差异从大气和凯顿相互作用突出。例如,τ中微子CRs-atmosphere后不发生相互作用后曾被观察到CRs-Kaidun交互。本文给出结果的结果可能是有用的空间和粒子的研究人员。

引用

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高能物理的发展

高能物理的计算方法

文摘

1。介绍

2。方法

3所示。结果

4所示。结论

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