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Galactic Cosmic Ray Interaction with the Perseus Giant Molecular Cloud Using Geant4 Monte Carlo Simulation

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Autor(es):
Torres, Luan ; Pereira, Luiz Augusto Stuani
Número total de Autores: 2
Tipo de documento: Artigo Científico
Fonte: UNIVERSE; v. 11, n. 7, p. 22-pg., 2025-07-02.
Resumo

Galactic cosmic rays (GCRs), composed of protons and atomic nuclei, are accelerated in sources such as supernova remnants and pulsar wind nebulae, reaching energies up to the PeV range. As they propagate through the interstellar medium, their interactions with dense regions like molecular clouds produce secondary particles, including gamma-rays and neutrinos. In this study, we use the Geant4 Monte Carlo toolkit to simulate secondary particle production from GCR interactions within the Perseus molecular cloud, a nearby star-forming region. Our model incorporates realistic cloud composition, a wide range of incidence angles, and both hadronic and electromagnetic processes across a broad energy spectrum. The results highlight molecular clouds as significant sites of multi-messenger emissions and contribute to understanding the propagation of GCRs and the origin of diffuse gamma-ray and neutrino backgrounds in the Galaxy. (AU)

Processo FAPESP: 21/01089-1 - Cherenkov Telescope Array: construção e primeiras descobertas
Beneficiário:Luiz Vitor de Souza Filho
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Projetos Especiais
Processo FAPESP: 24/02267-9 - Investigação da distribuição de energia espectral de blazares detectados em raios gama
Beneficiário:Edivaldo Moura Santos
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
Processo FAPESP: 24/14769-9 - Investigação da distribuição de energia espectral de blazares detectados em raios gama
Beneficiário:Luiz Augusto Stuani Pereira
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Programa Fixação de Jovens Doutores