Extra dip in ultrahigh energy neutrino spectrum from generalized uncertainty principle
本研究将广义不确定原理纳入中微子-暗物质相互作用势引发的振荡概率共振增强场景，发现更高能区存在新共振转化，该效应可通过未来超高能中微子流的新凹陷观测检验。
2025-10-29 astro-ph.HE hep-ph
The Curious Adventure of the Ultrahigh Energy Cosmic Rays
这些讲座讨论了涉及到高能宇宙射线的产生和河外传播的奥秘，并提出了可能的解决方案。
2001-01-11 astro-ph hep-ph
Ultrahigh energy cosmic rays as a Grand Unification signal
我们分析了\approx 10^{9} GeV以上的高能宇宙射线的光谱。用极大似然分析表明，观测到的光谱与河外GUT尺度粒子的衰变是一致的。这些超重粒子的预测质量为m_X= 10 ^b GeV，其中b=14.6_{-1.7}^{+1.6}。
2001-05-31 astro-ph hep-ph
Problems with Ultrahigh-energy Neutrino Interactions
IceCube合作最近确定了由超高能中微子相互作用引起的事件。要预测高能中微子-核子碰撞截面，需要对实验室能量下测得的截面进行大量的外推。在中微子散射深非弹性电子散射，我们表明，经验验证的彩色偶极子图片是非常适合这样的外推。对中微子-核子总截面的主要贡献，即使是在低能时，也是由于色偶极相互作用的色透明有效的运动学范围。我们偏离文献中的各种索赔的屏蔽效应的存在下，由于非线性演化的中微子能量。
2014-11-03 hep-ph
Simulation of the radio signal from ultrahigh energy neutrino-initiated showers
PeV中微子在与冰中的原子核相互作用时产生粒子簇射。我们简要地描述了这些簇射的特征和由簇射产生的切伦科夫射电信号。我们研究脉冲电磁（EM），强子，并结合EM-强子簇射，并提出外推EeV的能量。
2004-07-12 astro-ph hep-ph
Constraining The Neutrino-Nucleon Cross Section with the Ultrahigh-Energy KM3NeT Event
University of Wisconsin, Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）
KM3NeT探测到由约220 PeV中微子产生的muon轨迹，为探索高于大型强子对撞机等粒子加速器中心对心能量的物理提供了机会。本文利用该单事件对中微子-核子截面设定了上限，为超越标准模型的场景提供约束。
2026-09-21 astro-ph.HE hep-ph
Probing Heavy Sterile Neutrinos at Ultrahigh Energy Neutrino Telescopes via the Dipole Portal
本文研究通过磁偶极门户在超高能中微子望远镜中探测重惰性中微子，发现未来tau中微子望远镜可探测高达30 TeV质量的惰性中微子。
2022-04-21 astro-ph.HE hep-ph
Muon Charge Ratio of Ultrahigh Energy Cosmic Rays
高能宇宙射线的μ子电荷比可以提供信息来探测初级宇宙射线的成分。我们建议通过分析高能μ子在簇射横平面上的相对横向位置来提取它们在非常倾斜的大范围空气簇射中的电荷信息。
2008-08-19 astro-ph hep-ex hep-ph
Ultrahigh energy neutrinos, small x and unitarity
评述了中微子与核子相互作用的能截面，讨论了么正性约束。我们认为，现有的QCD外推是自洽的，并不意味着在弱耦合微扰膨胀的崩溃。
2001-10-17 hep-ph
Microscopic Black Holes as a Source of Ultrahigh Energy gamma-rays
我们研究了微观黑洞加速带电粒子时可以产生高能γ射线（E>10 TeV）的想法。我们首先表明，微观黑洞可能存在的残余物的原始黑洞或作为碰撞的产物，在大额外维度的情况下，高能宇宙射线与大气粒子。然后，我们在4，5和6维弯曲时空背景下求解麦克斯韦方程组，并使用解来计算能量分布。从后者，我们得到所需的黑洞参数产生所观察到的伽马射线的能量。
2002-02-28 astro-ph gr-qc hep-ph
Mini Black Holes from Ultrahigh Energy Cosmic Neutrinos
我们回顾了可能是最令人兴奋的现象学的模型与额外的空间维度和普朗克尺度附近的TeV：生产的迷你黑洞在高能粒子碰撞，和发现潜在的宇宙射线/宇宙中微子实验的黑洞事件开始之前的LHC。
2002-11-11 hep-ph
Ultrahigh energy neutrino scattering onto relic light neutrinos in galactic halo as a possible source of highest energy extragalactic cosmic rays
轻质量的扩散残余中微子对数千EeV的超高能（UHE）中微子是透明的，这些中微子是由UHE质子在残余2.73K BBR辐射下光生π介子产生的，起源于宇宙距离的活动星系核。然而，这些UHE $ν$可能与那些聚集在HDM星系晕中的（主要是最重的$ν_{μ_r}$、$ν_{τ_r}$和各自的反中微子）相互作用。UHE光子或质子，其次是$νν_r$散射，可能是这种高能链式反应的最终观测特征，并可能是最高的河外宇宙射线（CR）事件的原因。链反应转换效率，分支和能量被认为是1991年10月CR事件在320 EeV的蝇眼探测器在犹他州观察。这些量似乎与塞弗特星系MCG 8-11-11的距离、方向和能量（在MeV伽马能量下观察到的）相一致。$νν_r$相互作用的概率是有利于至少三个数量级的直接$ν$散射到地球大气中。因此，它可能更好地解释了令人困惑的320 EeV事件的河外起源，同时提供了热暗星系晕的间接证据（即，$m_ν\sim$数十eV）中微子，可能是τ型中微子。
1998-12-30 astro-ph hep-ex hep-ph
Probing neutrino mixing angles with ultrahigh energy neutrino telescopes
我们指出，探测$\nuebar$的从遥远的天体物理源与即将到来的和未来的中微子望远镜使用的回旋共振通道$\nuebar e^{-}\to W^{-} \to$任何东西，它发生在一个小的能量窗口周围的$\nuebar$能量的$\sim6.3\pev$，提供了一种新的方法来测量或设置限制中微子混合角，特别是角$θ_{12}$，从而提供了一个独立的实验探测中微子混合角。我们还讨论了如何这项工作可能会抛出光的中微子生产机制在个别天体物理来源的性质。
2005-01-24 astro-ph hep-ph
Dynamical QCD Predictions for Ultrahigh Energy Neutrino Cross Sections
在动力学（辐射）部分子模型的框架下，计算了中微子能量达到10^12 GeV的中微子-核子总截面.在最高能量下，这些预测的预期不确定度不会超过20%，此时在x \simeq 10^-8到10^-9附近尚未测量的区域中，部分子分布的贡献是不可忽略的。这比计算UHE宇宙中微子事件率所需的部分子分布外推到x<10^-5时估计的约2^+-1的不确定度要精确得多。
1998-09-22 astro-ph hep-ph
Ultrahigh-energy photons from LHAASO as probes of Lorentz symmetry violations
大型高空空气簇射天文台（LHAASO）是目前在TeV和PeV能区工作的最灵敏的γ射线探测器阵列之一。最近，LHAASO实验从12个天体γ射线源中探测到了高达$1.4~\mathrm{PeV}$的超高能~（UHE; $E_γ\gtrsim 100~\mathrm{TeV}$）光子辐射。我们指出，在这样的能量下对宇宙光子的探测可以将超光速洛伦兹对称性破坏~（LV）激发的光子自衰变限制到更高的水平，从而可以对某些LV框架施加强有力的约束。同时，我们认为目前的PeV尺度光子的LHAASO观测可能提供了在普朗克区域附近存在亚光速型洛伦兹破坏的线索，并且可能与最近由伽马射线暴~（GRB）时间延迟提出的$3.6\times 10^{17}~\mathrm{GeV}$尺度的光速变化相一致。我们进一步提出检测PeV光子来自河外源与未来的实验，基于LV引起的阈值异常的$e^{+}e^{-}$对生产，作为一个重要的测试亚腔洛伦兹违反。我们评论说，这些意见是一致的D-膜/弦启发量子引力框架，时空泡沫模型。
2021-09-07 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Ultrahigh Energy Neutrinos in the Light of SuperK
提出了一种研究河外中微子中微子振荡的新方法。我们表明，中微子引起的向上强子和电磁簇射和向上μ子的测量可以用来检测$ν_μ\to ν_τ$振荡。我们发现显着的信号背景比的强子/电磁簇射的能量超过10 TeV至100 TeV的河外中微子发起的。我们证明，一个更大的中微子望远镜有一个很好的机会检测到中微子振荡。
2001-10-17 hep-ph
Effects of sterile neutrinos on the ultrahigh-energy cosmic neutrino flux
研究了与活跃中微子简并的惰性中微子对地球上超高能宇宙线中微子流的影响。这提供了一种探测质量平方范围内（10^{-16} eV^2 < δm^2 < 10^{-11} eV^2）的中微子振荡的方法，这种振荡可能很难用任何其他方法探测到。考虑到目前实验中的主动-主动混合角的不确定性，并允许任意的主动-无菌混合角值，我们发现，电子和μ子中微子通量的比例可能会改变-40%至70%，与没有主动-无菌混合的比例相比。
2003-09-02 hep-ph
Deducing the Source of Ultrahigh Energy Cosmic Rays
对于E > 10^{19.7} eV（UHECR）的宇宙射线，显然缺乏合适的天体物理源，这就是“GZK Parkson”。我们认为，无论产生它们的机制是什么，也必须考虑到~10^{18.7} eV的事件，包括它们的各向同性和光谱平滑性。这就排除了星系源、分布式源（如拓扑缺陷）和伽马射线暴（GRB）。我们率先确定了强大的射电星系Cen A，在3.4 Mpc，作为可能的来源，大多数UHECR在地球上观察到今天，并估计河外磁场为~0.3 microG。
2000-11-02 astro-ph hep-ph
Ultrahigh-Energy Neutrino Interactions and Neutrino Telescope Event Rates
我们目前的中微子核子截面的能量高达10 $^21$ eV，相关的探测能量的银河系和河外中微子的结果。在最高能量下，我们的结果比以前的估计大2.4倍。使用这些新的截面，我们预测中微子望远镜事件率的向上移动的μ子发起的中微子相互作用在地球上和包含顶点事件的PeV范围内，由于中微子-电子相互作用。我们表明，未来的中微子探测器，如AMANDA，BAIKAL，DUMAND和NESTOR有一个很好的机会检测中微子起源于活动星系核。
1996-04-09 astro-ph hep-ph
Probing the energy spectrum of hadrons in proton air interactions at ultrahigh energies through the fluctuations of the muon content of extensive air showers
我们证明了广泛的空气簇射的μ介子含量的波动与超高能宇宙射线的第一次相互作用的变量的波动相关，这是从维持强子级联的强子所携带的能量的分数计算的。阵雨发展的后续阶段的影响被发现发挥了次主导作用。因此，μ子含量的“从”到"簇射“分布是对超过100 TeV质心能量的相互作用的强子能谱的直接探测。
2018-07-12 astro-ph.HE hep-ph
Ultrahigh Energy Neutrinos
在中微子能量高达10 $^{12}$ GeV的标准模型中，中微子的能量散射截面是很好理解的。利用大型地下探测器可以测试河外中微子源的中微子振荡（$ν_μ\leftrightarrowν_τ$）。在中微子能量高于10 $^{10}$ GeV时，水平空气簇射事件率的测量将能够限制非标准模型对中微子-核子截面的贡献，例如，迷你黑洞的产物。
2003-02-19 hep-ph
Neutrino Interactions at Ultrahigh Energies
本文报道了中微子能量介于$10^{9}\ev$和$10^{21}\ev$之间的中微子-核子深度非弹性散射截面的新计算。我们与文献中的结果进行比较，并评估我们的预测的可靠性。为了完整起见，我们简要回顾了中微子与原子电子相互作用的截面，强调了在$6.3\pev$附近中微子能量的$\barν_{e}e$相互作用中$W$ -玻色子共振的作用。采用模型预测来自活动星系核，伽玛射线爆发和拓扑缺陷的崩溃的地外中微子通量，我们估计事件率在大体积的水Čerenkov探测器和大面积的地面阵列。
1998-07-06 astro-ph hep-ph
Ultrahigh energy neutrino scattering: an update
利用对HERA I的完整ZEUS和H1数据集的最新分析，我们利用由Froissart束缚激发的对F_2（电子-质子）结构函数的全局（x，Q^2）拟合，更新了我们对低能等暗核子上带电和中性流中微子总截面的估计。利用“小”部分子模型的大Q^2、小比约克-x极限，我们将高能中微子截面直接与我们新拟合的大Q^2、小x外推相联系，我们假设它使弗鲁瓦萨尔极限饱和。我们比较我们以前的工作，它只利用较小的ZEUS数据集，以及最近的计算结果使用ZEUS-S为基础的全球微扰QCD部分子分布使用相结合的HERA I结果作为输入。我们的新结果证实了我们先前的结论，再次预测了比通过外推pQCD计算到10^9 GeV以上中微子能量所预测的小得多的截面。
2010-08-26 astro-ph.HE hep-ph
Particle and Astrophysics Aspects of Ultrahigh Energy Cosmic Rays
宇宙射线的起源是尚未解决的主要天体物理学问题之一。特别是，观测到的最高能量宇宙射线具有宏观能量，它们的起源可能与宇宙中最具能量的过程有关。它们的存在引发了一系列的理论解释，从传统的冲击加速到标准模型之外的粒子物理学，以及发生在我们宇宙最早时刻的过程。此外，许多新的实验活动承诺在最高能量和$γ-$射线和中微子天体物理学的结合，将这些理论模型的强有力的限制统计的强烈增加。详细的蒙特卡罗模拟表明，带电的超高能宇宙射线也可以用作大尺度磁场的探针，其起源可能打开另一个窗口进入非常早期的宇宙。我们对这个快速发展的研究领域进行了概述。
2000-12-09 astro-ph hep-ph
Probing superheavy dark matter through lunar radio observations of ultrahigh-energy neutrinos and the impacts of neutrino cascades
本文首次结合中微子级联效应计算地球中微子通量，研究月面射电观测对10^12 GeV以上超重暗物质的探测灵敏度，证明超长波长月面射电望远镜和现有低频阵列可给出最严格限制。
2025-03-01 astro-ph.HE hep-ph
Ultrahigh-energy cosmic-ray signature in GRB 221009A
Swift-BAT和Fermi-GBM望远镜迄今为止探测到的最明亮的长伽马射线暴GRB~ 221009 A为了解极端瞬态现象中的高能过程提供了前所未有的机会。我们发现，传统的轻子模型，同步加速器和同步加速器自康普顿，从这个源的余辉发射有困难解释观测的$\gtrsim 10$ TeV $γ$射线，由LHAASO探测器，并扩展到18 TeV的能量。我们模型的$γ$射线谱估计的能量范围为0.1-1 GeV的费米-LAT探测器。我们的轻子模型预测的流量是严重衰减的$> 1$ TeV由于$γγ$对生产与河外背景光，因此需要一个额外的组件在$\gtrsim 10$ TeV。超高能宇宙射线在伽玛暴冲击波中被加速，其传播在河外介质中引起电磁级联。该通量的视线分量可以解释LHAASO检测到的$\gtrsim 10$ TeV的发射，需要超高能宇宙射线中GRB爆炸波能量的一小部分。这可能是伽玛暴中超高能宇宙射线加速的迹象。
2023-01-19 astro-ph.HE hep-ph
Particle Astrophysics with High and Ultrahigh Energy Neutrinos
University of Wisconsin--Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Kyoto University（京都大学）
通过高能和极高能中微子观测揭示宇宙新窗口，发现宇宙中微子背景及首个中微子源候选者，为探索不可见宇宙提供新途径。
2025-11-29 astro-ph.HE hep-ph
Astrophysical Origins of Ultrahigh Energy Cosmic Rays
在这篇评论的第一部分中，我们讨论了宇宙线能谱末端的基本观测特征。我们还提出了在这些粒子的检测中涉及的每个实验的主要特征。然后，我们简要地讨论了化学成分和宇宙射线的到达方向分布的状况。在此之后，我们研究了传播过程中的能量损失，引入了Greisen-Zaptsepin-Kuzmin（GZK）截止，并讨论了每个实验检测到超出GZK能量极限的粒子的置信度。在第二部分中，我们讨论了能够将粒子加速到如此高能量的天体物理环境，包括活动星系核，大尺度星系风终止激波，相对论喷流和Fanaroff-Riley射电星系热点，类星体，磁星，类星体遗迹，星暴，碰撞星系和伽马射线暴火球。在评论的第三部分，我们提供了一个简短的总结的情况下，试图解释超级GZK事件的帮助下，新的物理超越标准模型。在最后一节中，我们概述了中微子望远镜和现有的能谱限制，并讨论了一些新的（多粒子）天文学的前景。最后，我们概述了地外中微子通量可以用来探测新的物理超越电弱尺度。
2004-07-13 astro-ph hep-ph hep-th
Relic neutrino masses and the highest energy cosmic rays
我们考虑了大部分高能宇宙射线是高能宇宙中微子与宇宙学遗迹中微子散射产生的Z玻色子衰变产物的可能性。我们将观测到的高能宇宙线谱与上述Z-爆发情景中的预测谱进行了比较，并通过极大似然分析确定了最重遗迹中微子的必要质量以及必需的高能宇宙中微子通量。我们表明，以这种方式获得的中微子质量的值是相当强大的变化，目前未知的数量，如中微子集群的数量，普遍的无线电背景，和河外磁场，在其预期的不确定性。更强有力的系统论产生于对来自未解决的天体物理学来源的普通宇宙射线的漫射背景的不同可能假设。在这些普通宇宙射线是起源于河外的质子的最合理的情况下，人们在68%的置信水平下得出所需的中微子质量在0. 08 eV -1. 3 eV范围内。如果假设有一个特定的宇宙射电背景，这个范围会大大缩小，例如，对于一个大的背景，这个范围会缩小到0.08 eV - 0.40 eV。在不久的将来，AMANDA、RICE和皮埃尔·俄歇天文台应该会探测到共振能量附近所需的高能宇宙中微子通量，否则Z爆发的可能性将被排除。
2002-03-20 astro-ph hep-ph
Charm contribution to ultrahigh-energy neutrinos from newborn magnetars
新生的强磁化中子星（所谓的磁星）被其恒星或合并喷出物包围，被认为是超高能中微子的来源，通过质子强子相互作用产生的介子衰变，质子通过自旋下降能量的磁耗散加速到100万能量。我们发现，不仅π介子和K介子，但也粲强子，这是通常被忽视的，由于其小的生产截面，可以代表占主导地位的贡献，中微子在中微子能量，因为它们的寿命短，而超高能中微子的流量从π介子和K介子生产被抑制在早期，由于其显着的冷却前衰变。我们表明，下一代探测器，如极端多信使天体物理探测器（POEMMA），用于神经元探测的巨型射电阵列（GRAND）和IceCube-Gen 2有很好的机会观测中微子，主要来自附近的磁星的粲强子。我们还表明，中微子从附近的磁星驱动的合并新星可以观察到的时间间隔之间的$10^2$ s和$10^3$ s，其中的魅力强子的贡献是占主导地位的中微子能量以上$10^8$ GeV，相关的下一代探测器。我们还评论的魅力强子的贡献扩散中微子通量的潜在影响。
2020-10-05 astro-ph.HE hep-ph
Screening effects in the ultrahigh energy neutrino interactions
本文研究了描述高能中微子与核子相互作用总截面中可能存在的饱和效应。该分析在两种方法内进行，即在Golec-Biernat Wüsthoff饱和模型内和在将DGKL和BFKL动态结合非线性屏蔽效应的方案内进行，所述非线性屏蔽效应遵循Balitzki-Kovchegov方程。两种方法中的结构函数都受到HERA数据的约束。发现屏蔽效应影响中微子-核子总截面外推到中微子能量$E_ν$，并在$E_ν \sim 10^{12}GeV$处使其大小减小约2倍。在中微子-核截面的情况下，这种减少被核遮蔽放大，并对这种效应进行了近似估计。
2003-06-18 hep-ph
TeV Strings and Ultrahigh-Energy Cosmic Rays
GZK截止能量以上的超高能宇宙线事件的起源和性质是一个长期未解之谜。中微子是被提议的候选者，但它们与物质的标准相互作用太弱了。在TeV尺度的弦论的背景下，由可能的额外空间维度的动机，中微子核子散射检查。共振弦的贡献大大增加了标准模型中微子-核子截面。虽然它们似乎不足以解释trans-GZK宇宙射线事件，但它们的影响可能会在接下来的实验中被发现。
2001-10-09 hep-ph
An explanation of the muon puzzle of ultrahigh-energy cosmic rays and the role of the Forward Physics Facility for model improvement
我们调查观察到的μ介子赤字的空气簇射模拟相比，超高能宇宙射线（UHECR）的数据。基于ALICE合作组在高能强子碰撞中观测到的奇异产生增强现象，我们认为伴随的$π\leftrightarrow K$交换是通过其对簇射发展的影响来解决μ子异常的关键.我们根据$π\leftrightarrow K$交换概率$F_s$构造了一个玩具模型。我们提出了一个参数化的$F_s$的伪快度，可以容纳的UHECR数据。展望未来，我们探索潜在的战略模型改进使用大量的数据收集的LHC中微子探测器，如FASER $ν$和实验在前进物理设施。我们计算了相应的灵敏度$F_s$，并表明，这些实验将能够探测模型相空间。
2022-03-25 hep-ph
Probing self-interacting ultrahigh-energy neutrinos with the cosmic 21-cm signal
本研究通过分析宇宙黑暗时期和黎明的21厘米信号，限制超高能中微子的自相互作用散射截面，得出耦合常数范围，其限制优于现有实验，为暗物质和中微子物理提供新见解。
2024-12-25 astro-ph.CO hep-ph
Scattering of Ultrahigh Energy (UHE) Extragalactic Neutrinos onto Light Relic Neutrinos in Galactic HDM Halo Overcoming the GZK Cut off
在GZK截止区$(E_{CR} \tilde{>} 10^{19} ÷10^{20} eV)$以上最稀有的宇宙射线可能是由活动星系核（QSR，BLac，Blazars.）在宇宙距离（$\tilde{>}$数十Mpc）产生的。他们在$2.75 K^o$ BBR无线电波不透明度（"GZK截止“）上令人困惑的生存可能会找到一个自然的解释，如果旅行的原始宇宙射线是UHE中微子（由UHE中微子衰变产生），它对$γ$或$ν$ BBR是透明的。这些UHE $% ν$可能会散射到那些聚集在我们星系晕周围的（光和宇宙学）残余中微子上。从原始核子（通过光生π介子和衰变到UHE中微子）到银河遗迹中微子的束流收集器散射的支链反应比任何已知的中微子与地球大气的相互作用或直接核子传播至少高出三个数量级。因此，最罕见的宇宙射线（如320 EeV事件）可能起源于遥远的$(\tilde{>} 100 Mpc)$距离（如塞弗特星系MCG 8-11-11）。所需的UHE辐射功率与NCG 8-11-11在MeV伽马能量总输出功率中观察到的大致一致。蝇眼探测器在地球上观察到的最终链式产物可能主要是中子和反中子，以及在后期阶段的质子和反质子。这些强子产物很可能是$W^+ W^-$或$ZZ$对产生的次级产物，并可能与AGASA最近发现的6个二重态和1个三重态事件相一致。
1999-02-24 astro-ph hep-ex hep-ph
Ultrahigh Energy Cosmic Rays: Facts, Myths, and Legends
这是一系列讲座的书面版本，针对天体物理学/粒子理论/粒子实验的研究生。在第一部分中，我们解释了近年来在理解能量> 10^8 GeV的宇宙射线的实验数据方面取得的重要进展。我们首先简要调查现有的数据，包括描述的能谱，质量组成，和到达方向。在这一点上，我们也给一个简短的概述实验技术。之后，我们介绍了加速和传播的基本原理，以讨论附近的宇宙线源，并强调了一个新的（多粒子）天文学的一些前景。接下来，我们调查的艺术状态，关于宇宙中微子，应与观测到的宇宙射线。第二部分是宇宙线空气簇射现象的概述。我们解释了强子相互作用模型，用于推断结果从对撞机数据的能量，并描述了在大型强子对撞机（LHC）的前瞻性物理的见解的前景。我们还解释了主要的电磁过程，治理纵向簇射演化。有了这两个主要的淋浴成分和动机从基础物理学，我们描述了不同的方法提出区分主要物种。在最后一部分中，我们概述了如何利用高能宇宙线相互作用来探索电弱尺度之外的新物理。
2011-04-04 hep-ph
Ultrahigh-energy cosmic-ray nuclei and neutrinos from engine-driven supernovae
跨相对论性超新星（SNe）可能是由中心引擎通过喷流或风驱动的，是超高能宇宙射线（UHECR）的候选来源之一。我们调查的加速和生存的UHECR核在外部反向冲击的情况下。利用Zhang等人（2018）中使用的成分模型，我们计算了逃逸宇宙射线和次级中微子的光谱。如果它们的局部速率是核心坍缩超新星速率的$\sim1$ %，那么观测到的UHECR谱和成分可以用宇宙线总能量${\mathcal E}_{\rm cr}\sim10^{51}$ erg来解释。UHECR核的最大能量可达$\sim 10^{20}-{10}^{21}\rm~eV$。在0.1-1 EeV的范围内，源中微子的扩散通量被预测为$\sim 10^{-11} - 10^{-10}~{\rm GeV}~{\rm cm}^{-2}~{\rm s}^{-1}~{\rm sr}^{-1}$，满足核存活边界。计算了相关的宇宙成因中微子通量，结果表明与源中微子通量相当，甚至更高。这些超高能中微子可以被终极探测器探测到，如巨型射电阿斯卡里安中微子探测器和极端多信使天体物理探测器。
2019-09-26 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Cosmic PeV Neutrinos and the Sources of Ultrahigh Energy Protons
冰立方实验最近探测到了第一个超过大气背景的高能中微子通量。我们研究这些中微子是否起源于与超高能宇宙射线相同的河外源。从关于光谱和味道的相当一般的假设出发，我们发现，通过π介子光生产生必要水平的中微子流，会导致质子流远低于宇宙射线数据的~10^18 eV，那里的组成是轻的，除非π/μ子在衰变前冷却。这表明有一类占主导地位的加速器允许宇宙射线逃逸，而没有显著的中微子产量。
2014-11-06 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Origin of the Ultrahigh-Energy Cosmic Rays and their Spectral Break
皮埃尔·俄歇天文台观测到的能量在宇宙线踝以上的高能宇宙射线（UHECR）的能谱、成分和到达方向，如果假设其起源于河外，则会出现不一致的情况。然而，它们的观测特性，是那些由银河系伽马射线暴中发射的高度相对论性喷流加速的UHECR所预期的，其中大部分都是从地球发射的。如果这种替代解释是正确的，那么在50 EeV附近观察到的UHECR能谱的断裂不是Greisen-Zatsepin-Kuzmin截止，而是来自银河系的高能铁宇宙射线自由逃逸的能量阈值，并且高于它们各自的自由逃逸阈值能量，UHECR核应该指向它们的银河系源或它们的残余，而不是GZK视界内的活动星系核（AGN）。
2011-06-21 astro-ph.HE hep-ph
Estimating non-linear QCD effects in ultrahigh energy neutrino events at IceCube
首次考虑到中微子-强子截面中的非线性QCD效应，估计了冰立方中中微子能量事件的数量。我们假设河外中微子流由$Φ_ν(E_ν)=Φ_{0}E^{-2}_ν$给出，并利用偶极近似和基于非线性QCD动力学的偶极-强子截面唯象模型估算了中微子-强子截面。我们表明，非线性预测是能够描述当前的IceCube数据和非线性效应的大小是大于20%的可见光能量的顺序为2 PeV和增加的中微子能量。我们的主要结论是，非线性QCD效应是不可忽略的，在分析高能事件的数目时应加以考虑。
2014-09-17 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Implications of the KM3NeT Ultrahigh-energy Event on Neutrino Self-interactions
City University of Hong Kong（香港城市大学）；Peking University（北京大学）；Beihang University（北京航空航天大学）
KM3NeT超高能事件为探索中微子自相互作用提供了新机会，缓解中微子观测矛盾并约束τ味耦合强度。
2026-01-25 astro-ph.HE hep-ph
Ultrahigh Energy Nuclei Propagation in a Structured, Magnetized Universe
我们比较了铁核和质子核在一个结构化宇宙中的传播，该宇宙具有从大尺度结构模拟中获得的源和磁场分布，源密度约为10^（-5）Mpc^（-3）。所有相关的宇宙射线相互作用都被考虑在内，包括光致衰变和次级产物的传播。铁注入预测的光谱形状不同的质子注入不同意与现有的数据低于约30 EeV。因此，轻原子核或质子的注入必须在这些能量上有所贡献。然而，在更高的能量，现有的数据是一致的注入纯铁与光谱指数之间的2和2.4。这允许在大约100 EeV以上的光谱的显著恢复，特别是在大偏转的情况下。显着的自相关性和各向异性，以及相当大的宇宙方差也预测在这个能量范围内。平均原子质量A在不同的情况下波动很大。在低于60 EeV的能量下，如果观察到的A > 35，则磁场对传播的影响必须可以忽略。在最高能量下，观测到的通量将仅由少数几个源支配，其位置可由下一代实验确定在10-20度范围内，即使河外磁场很重要。
2004-12-20 astro-ph hep-ph
Correlation between Ultrahigh-Energy Neutrino KM3-230213A and Gamma-Ray Bursts
School of Physics, Peking University（北京大学物理学院）；School of Physics, Zhengzhou University（郑州大学物理学院）
通过考虑中微子和伽马射线暴的角度不确定性及洛伦兹不变性破坏，系统分析KM3-230213A与所有可能伽马射线暴的相关性，识别出更多相关暴并计算洛伦兹不变性破坏能标。
2026-05-22 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Energetics of ultrahigh-energy cosmic-ray nuclei
宇宙中产生的超高能宇宙射线（UHECRs）的能量对于确定其候选来源至关重要。利用最新的UHECR谱俄歇数据，通过对谱指数、最大能量和红移演化等源参数的扫描，计算了不同核素在注入时的UHECR能量产生率密度，包括中重核和质子。我们发现在$10^{19.5}$ ~eV处的UHECR能量产生率密度为$\approx(0.2-2)\times$ 10 $^{44}$ ~erg~Mpc $^{-3}$ ~yr $^{-1}$，并且对光谱指数有非平凡的依赖性。质子和铁以外的核在注入时更倾向于硬谱指数，并且对于中间核，所需的能量预算值较小。考虑到强子相互作用模型和银河系-河外过渡的天体物理模型中的显著不确定性，我们的结果可以被认为是保守的。$X_{\rm max}$上的成分数据提供了额外的约束，但结果在模型不确定性范围内是一致的。
2021-07-06 astro-ph.HE hep-ph
Lorentz Invariance Violation and the Spectrum and Source Power of Ultrahigh Energy Cosmic Rays
由于其各向同性，一般认为高能宇宙射线（UHECR）起源于河外。然后，预计这些宇宙射线与宇宙背景辐射（CBR）的光子的相互作用将使其通量急剧减少，能量约为$5 \times 10^{19}$ eV（50 EeV），即所谓的"GZK效应“。目前，由于观测数据相互矛盾和统计数字较少，这种效应的存在尚不确定。我们在这里表明，少量的洛伦兹不变性破坏（LIV），这可能会关闭光子相互作用的UHECR与CBR，可以解释的UHECR光谱测量的{ \it AGASA}，这表明在能量超过100 EeV的UHECR过剩。如果来自{ \it Auger}阵列的新结果与{ \it AGASA}光谱一致，则这可以解释为少量LIV的证据。另一方面，如果新的结果与支持GZK效应的{ \it HiRes}结果一致，这将对LIV产生严重的限制，并暗示着对某些普朗克尺度的量子引力模型产生严重的限制。我们还讨论了所需的功率要求，以解释的UHECR频谱的一系列假设，包括源的演变和LIV，并表明，在所有情况下，我们的研究结果不赞成$γ$射线爆发起源的UHECR。
2005-01-04 astro-ph gr-qc hep-ph
Hard pomeron enhancement of ultrahigh-energy neutrino-nucleon cross-sections
核子结构函数的未知小x行为给高能中微子-核子截面带来了相当大的不确定性。我们利用A. Donnachie和P. V. Landshoff用软和硬pomerons，并在较大的x微扰QCD表达式。对于每个Q^2，两个区域之间的光滑插值是借助于简单的多项式函数来提供的。为了从Donnachie-Landshoff函数$F_2^{ep}(x,Q^2)$得到低x中微子-核子结构函数$F_2^{νN, \bar νN}(x,Q^2)$和$F_{3}^{νN,\bar νN}(x,Q^2)$的单重态部分，我们使用了由微扰QCD计算得到的依赖于Q^2的比率R_2（Q^2）和R_3（Q^2）。在低x时，F_3的非单态部分很小，可作为大x时微扰函数的幂律外推。这个过程给出了在x和Q^2的整个范围内的一整套光滑的中微子-核子结构函数。利用这些结构函数，我们计算了中微子-核子截面，并与文献中已知的一些截面进行了比较。我们的截面在最高能量下是最大的，这可以用硬坡密子的贡献来解释。
2001-12-06 astro-ph hep-ph
Detector Requirements for Model-Independent Measurements of Ultrahigh Energy Neutrino Cross Sections
本研究提出一种模型无关框架，用于评估未知中微子流和通用探测器下超高能中微子-核子截面的测量精度，验证了不同事件数下的测量能力，为超高能中微子物理探测器设计和新物理探测提供参考。
2023-11-06 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Final state radiation from high and ultrahigh energy neutrino interactions
本文研究高能与超高能中微子相互作用中带电轻子发射末态辐射的现象，发现其可显著影响中微子望远镜和前向物理实验设施中的能量测量、味鉴别及部分子分布函数提取。
2025-02-05 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Performance and science reach of POEMMA for ultrahigh-energy particles
极端多信使天体物理探测器（POEMMA）是一项潜在的NASA天体物理探测级任务，旨在从太空观测超高能宇宙射线（UHECR）和宇宙中微子。POEMMA将监测地球大气层的巨大体积，以探测由极高能的宇宙信使产生的广泛的空气簇射（EAS）：在整个天空中超过20 EeV的UHECR和超过20 PeV的宇宙中微子。我们专注于这项研究的影响POEMMA UHECR科学模拟探测器响应和任务性能的EAS从UHECR。我们表明，POEMMA将提供一个显着增加在整个天空中的最高能量观测到的UHECR的统计。POEMMA将是第一个部署在空间的UHECR荧光探测器，将提供对空气簇射纵向发展的高质量立体观测。因此，它将能够提供对UHECR的量热能量和核质量的逐事件估计。相互作用中的粒子物理学限制了对逐个事件的簇射最大值的解释。相比之下，量热能量测量对早期相互作用中不同的可能终态的敏感性明显降低。我们研究的前景，发现的起源和性质的UHECRs使用的能量谱的测量，到达方向的分布，和大气柱深度的EAS纵向发展达到最大的期望。我们还探索POEMMA的补充科学能力，通过其在极端能量的粒子相互作用的灵敏度和它的能力，以检测超高能中微子和光子产生的自上而下的模型，包括宇宙弦和超重暗物质粒子衰变在银河系的光环。
2019-10-25 astro-ph.HE hep-ph
High energy neutrino cross sections
本文综述了入射中微子能量在10^12 GeV以下的中微子-核子截面的理论状况，包括高能外推的各种方法。非标准模型物理学可能在高能区起作用。作为例子，讨论了小黑洞的产生和电弱瞬子的贡献的情况下的背景下的100万能量中微子散射。
2004-10-07 hep-ph
Ultrahigh frequency primordial gravitational waves beyond the kHz: The case of cosmic strings
研究宇宙弦产生的超高频（千赫兹至100吉赫兹）引力波背景，预测其信号可达大爆炸核合成界限，特征应变高达$10^{-26}$，为探测大统一物理及弦微观结构提供途径。
2024-05-24 astro-ph.CO hep-ph
Determination of absolute neutrino masses from Z-bursts
超高能中微子（UHEν）散射在残余中微子（Rν）上产生Z玻色子，Z玻色子可以衰变产生强子质子（Z爆发）。我们将预测的质子能谱与观测到的高能宇宙线（UHECR）能谱进行比较，并通过极大似然分析确定最重的Rν的质量。我们的预言依赖于UHECR谱中类幂部分的起源：对于星系晕，m_v =2.75^{+1.28}-0.97} eV;对于河外（EG）起源，m_v = 0.26^{+0.20}-0.14} eV。在不久的将来，应该可以探测到必要的UHEν通量。
2002-03-18 astro-ph hep-ex hep-ph
Z-Burst Scenario for the Highest Energy Cosmic Rays
最高能量的宇宙射线的起源至今仍不为人所知。一个吸引人的可能性是所谓的Z爆发方案，其中大部分宇宙射线是Z玻色子的衰变产物，产生于宇宙学遗迹中微子上的高能中微子的散射。观测到的光谱和预测的光谱之间的比较限制了最重中微子的质量。所需的中微子质量是相当强大的变化，目前未知的数量，如残余中微子集群的数量，普遍的光子射电背景和河外磁场。考虑到普通宇宙射线的不同可能性，确定了所需的中微子质量。在最合理的情况下，即普通宇宙射线是河外起源的，宇宙射电背景强到足以抑制高能光子，所需的中微子质量为0.08 eV < m_nu < 0.40 eV。在不久的将来，AMANDA、RICE或Pierre Auger天文台等实验应该可以探测到所需的高能中微子通量。
2002-10-11 astro-ph hep-ph
Indirect dark matter searches at ultrahigh energy neutrino detectors
高能到高能中微子探测器可以通过寻找湮灭和/或衰变过程产生的次级产物来独特地探测暗物质$χ$的性质。我们评估的灵敏度暗物质热平均湮灭截面$\langleσv\rangle$和部分衰变到中微子$Γ_{χ\rightarrowν\barν}$（在质量尺度$10^7 \leq m_χ/{\rm GeV} \leq 10^{15}$）为POEMMA和GRAND下一代天文台。我们表明，在$ 10^7 \leq m_χ/{\rm GeV} \leq 10^{11}$范围内，像POEMMA这样的天基切伦科夫探测器具有全天空覆盖和快速回转的优势，从而能够实现专注于银河系中心的优化暗物质观测策略。我们还表明，地面无线电探测器，如GRAND可以实现高灵敏度和高占空比在无线电安静的地区。我们比较了下一代中微子实验的灵敏度与现有的限制从冰立方和更新的90\%C. L。使用Pierre Auger协作组和ANITA的结果确定$\langleσv\rangle$和$Γ_{χ\rightarrowν\barν}$的上限。我们表明，在$ 10^7 \leq m_χ/{\rm GeV} \leq 10^{11}$ POEMMA和GRAND 10 k的范围内，将提高中微子的灵敏度粒子暗物质的2至10倍，超过现有的限制，而GRAND 200 k将提高这种灵敏度的两个数量级。在$10^{11} \leq m_χ/{\rm …
2021-08-15 astro-ph.HE hep-ph
