Šíření kosmického záření ultra vysokých energií ve vesmíru pro případ těžkého složení primárních částic

Abstract

Kosmické záření, objevené před více než sto lety, je fenoménem stále obklopeným neobjasněnými otázkami. Jednou z hlavních otázek je, jak mohou být částice kosmického záření urychleny na ultra-vysoké energie (UHECR), tj. E vetší, než 10ˆ18 a které procesy stojí za jejich vznikem. Abychom určili zdroje UHECR, je nutné studovat, jak se kosmické záření mění během svého šíření vesmírem. Předpokládá se, že UHECR jsou extragalaktického původu, což znamená, že tyto částice jsou ovlivňovány různými procesy během svého šíření galaktickým a extragalaktickým prostorem. Tato práce se zaměřuje na efekty šíření kosmického záření vesmírem s důrazem na energetické ztráty kosmického záření způsobené interakcemi s fotonovými pozadími. Pomocí Monte Carlo simulací jsou identifikovány vlastnosti zdrojů kosmického záření, které jsou schopny produkovat těžké primární částice pozorované na Zemi na nejvyšších energiích.

Cosmic rays, discovered over a century ago, continue to be a phenomenon surrounded by unresolved questions. One of the primary questions is how these particles can be accelerated to ultra-high energy cosmic rays (UHECR), i.e. cosmic rays with $E \ge 10^{18}$~eV, and what processes contribute to their origin. To determine the sources of UHECRs, it is essential to study how cosmic rays evolve as they propagate through the universe. It is believed that sources of UHECRs are of extragalactic origin. Therefore, they are influenced by various processes during their propagation in both galactic and extragalactic space. This work focuses on the effects of cosmic ray propagation through the universe, particularly on the energy losses that occur due to interactions with ambient photon fields. Using Monte Carlo simulations, we identify the characteristics of cosmic ray sources capable of producing the heavy primary particles observed on Earth at the highest energies.