High energy cosmic-ray interactions with particles from the Sun

被引:12
作者
Andersen, Kristoffer K. [1 ,2 ]
Klein, Spencer R. [2 ,3 ]
机构
[1] Aarhus Univ, Dept Phys & Astron, DK-8000 Aarhus C, Denmark
[2] Univ Calif Berkeley, Lawrence Berkeley Lab, Berkeley, CA 94720 USA
[3] Univ Calif Berkeley, Dept Phys, Berkeley, CA 94720 USA
来源
PHYSICAL REVIEW D | 2011年 / 83卷 / 10期
基金
美国国家科学基金会;
关键词
BARYON SPECTROSCOPY; CROSS-SECTION; PHOTOPRODUCTION; PROSPECTS; DEUTERON; SPECTRUM; ARIANNA; SURFACE; REGION; RANGE;
D O I
10.1103/PhysRevD.83.103519
中图分类号
P1 [天文学];
学科分类号
0704 ;
摘要
Cosmic-ray protons with energies above 10(16) eV passing near the Sun may interact with photons emitted by the Sun and be excited to a Delta(+) resonance. When the Delta(+) decays, it produces pions which further decay to muons and photons which may be detected with terrestrial detectors. A flux of muons, photon pairs (from pi(0) decay), or individual high energy photons coming from near the Sun would be a rather striking signature, and the flux of these particles is a fairly direct measure of the flux of cosmic-ray nucleons, independent of the cosmic-ray composition. In a solid angle within 15 degrees around the Sun, the flux of photon pairs is about 1.3 x 10(-3) particles/(km(2) . yr), while the flux of muons is about 0.33 x 10(-3) particles/(km(2) . yr). This is beyond the reach of current detectors like the Telescope Array, Auger, KASCADE-Grande, or IceCube. However, the muon flux might be detectable by next-generation air-shower arrays or neutrino detectors such as ARIANNA or ARA. We discuss the experimental prospects in some detail. Other cosmic-ray interactions occurring close to the Sun are also briefly discussed.
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