The neutral-pion decay and the gamma radiation from our galaxy

Summary

From the demodulated cosmic-ray spectrum, the production spectrum of γ-rays from π(su0)-decay is computed, the π(su0)-mesons being produced (singly, multiply, and from isobar decay) in collisions of cosmicray protons and alpha-particles with hydrogen and helium nuclei of the interstellar gas. The computed spectrum is characteristically broad and flat for photon energies in the neighhorhood (factor of 2) of 1/2m _π c ²=67.5 MeV. Applied to the interpretation of the Clark-Gramire-Kraushaar experiment, the calculated γ-ray flux from the general galactic disk is in agreement with the observations. However, to explain the observed peak flux from the galactic center a core source with therein at least several times the local interstellar emissivity is required.

Riassunto

Si calcola lo spettro di produzione dei fotoni dal decadimento di π⁰ prodotti nelle collisioni di protoni e particelle alfa primarie con nuclei di idrogeno ed elio del gas interstellare. Si prendono in considerazione produzione singola, multiple, e via decadimento isobarico. Lo spettro calcolato è tipicamente piatto e largo per energie fotoniche entro un fattore 2 da 1/2mc ²=67.5 MeV. Si calcola il flusso γ proveniente dal disco galattico e si trova che è in accordo con i risultati dell'esperimento Clark-Garmire-Kraushaar. Tuttavia, per spiegare l'alto flusso osservato in direzione del centro galattico, occorre introdurre una sorgente nel nucleo della Galassia, la cui emissività è molte volte più alta di quella locale.

Резюме

Исходя из демодулированного спектра космических лучей, вычисляется спектр рождения ч-лучей из распада π⁰-мезона, причем, π⁰-мезоны рождаются (поодиночке, множественно и из распада изобар) при соударениях протонов и альфачастиц космических лучей с ядрами водорода и гелия в межзвездном газе. Вычисленный спектр является щироким и плавным для энергий фотонов в области 1/2m _π c ²=67.5 МэВ (с множителем 2). При интерпретации эксперимента Кларка-Гармира-Краушара, вычисленный поток ч-лучей из общего галактического диска согласуется с данными наблюдений. Однако, для объяснения наблюденного пика из центра Галактики требуется источник в центре, который, по крайней мере, в несколько раз превышает локальную межзвездную излучательную способность.