Titelaufnahme

Titel
The Propagation of cosmic rays : codes, tools and physics / Michael Werner
VerfasserWerner, Michael
Betreuer / BetreuerinReimer, Olaf
Erschienen2014
UmfangVII, 99 S. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftInnsbruck, Univ., Diss., 2014
Anmerkung
Enth. u.a. 3 Veröff. d. Verf. aus den Jahren 2013 - 2014
Datum der AbgabeNovember 2014
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Gammastrahlen / Astroteilchenphysik / kosmische / Strahlen / Diffusion
Schlagwörter (GND)Gammastrahlung / Kosmische Strahlung / Diffusion
Zugriffsbeschränkung
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Zusammenfassung (Deutsch)

Diese Dissertation beschreibt die Konzeptionalisierung, Validierung und Anwendung eines neuen numerischen Codes, genannt PICARD, zur Modellierung der Ausbreitung kosmischer Strahlung in unserer Galaxie.

Die Entwicklung eines neuen dreidimensionalen Codes wird am Beispiel einer Gamma-Strahlen Datenanalyse von so genannten "Colliding wind binaries" motiviert, welche eine noch unentdeckte Klasse von Gamma-Strahlen-Quellen darstellen. In unseres Analyse von Daten des "Large Area Telescopes" finden wir keine Hinweise auf Gamma-Strahlen Emission. Es wurden Obergrenzen der Gamma-Strahlung ermittelt und im Zuge dieser Ermittlung wurde die galaktische diffuse Gamma-Strahlung als Hauptlimitierung der Sensitivität der ermittelten Grenzwerte identifiziert. Daraufhin wurden die zur Zeit genutzten Codes zur Modellierung der zu grundlegenden Wechselwirkungen von kosmischen Strahlen in der Milchstraße neu evaluiert, was letztendlich zur Entwicklung von PICARD führte. PICARD wird mit einem etablierten Code, genannt GALPROP, verglichen und ein Paradigmenwechsel, von niedrig-aufgelösten zweidimensionalen hinzu hoch-aufgelösten dreidimensionalen Simulation, wird befürwortet. Dazu haben wir den Einfluss einer Quellverteilung der kosmischen Strahlen, die der Spiralarm-Struktur unsere Galaxie folgt, auf die Ausbreitung der kosmischen Strahlen in unsere Galaxie untersucht. Und den Bezug unsere anfänglichen Studien herzustellen wird ein Ausblick auf die Modellierung der galaktischen diffusen Gamma-Strahlung gegeben.

Zusammenfassung (Englisch)

This dissertation describes the conceptualization, testing, validating and applying a new numerical code, called PICARD, for modelling the propagation of cosmic rays in our Galaxy.

The development of a modern three-dimensional cosmic ray transport code is motivated by presenting an analysis of a sample of colliding wind binaries,a yet undetected class of Galactic gamma-ray source, using 24 months of data from the Large Area Telescope on the Fermi Gamma-ray Space Telescope. No evidence of gamma-ray emission was found. In this study upper limits on the gamma-ray emission are obtained and discussed in the context of analytical gamma-ray emission models.

In this analysis the Galactic diffuse gamma-ray emission is identified as the main background signal limiting the analysiss sensitivity, prompting a re-evaluation of current propagation codes modelling the underlying interaction of cosmic rays in the Milky Way and leading to the development of PICARD.

PICARD is compared to a widely used code, called GALPROP, and a paradigm shift from low-resolution two-dimensional modelling to three-dimensional high-resolution simulations is advocated by introducing and quantifying the influence of a spiral arm cosmic ray source distribution on the propagation of cosmic rays in our Galaxy. As a connection to the initial study preliminary results in mod-

elling of the Galactic diffuse gamma-ray emission are presented.