On the Observational Status of Ultrahigh Energy Cosmic Rays and their Possible Origin in Starburst-Like Galaxies
本文简要回顾了高能宇宙线观测的现状，并讨论了附近星暴状星系可能的起源。
2005-05-13 astro-ph
Anisotropies in Ultrahigh Energy Cosmic Rays
介绍了高能宇宙射线各向异性研究的现状，包括第一次全天空巡天。根据新的统计方法和皮埃尔俄歇天文台预计在不久的将来提供的最后一批数据，还讨论了未来的方向和前景。
2004-01-30 astro-ph
Ultrahigh Energy Cosmic Rays: New Physics or Old Physics?
我们考虑的优势和相关的假设来解释超高能宇宙射线（UHECR：E > 10 EeV）和“transGZK”宇宙射线（TGZK：E > 100 EeV）的起源，无论是通过“旧物理”（宇宙源的加速）和“新物理”（新粒子，拓扑缺陷，胖中微子截面，洛伦兹不变性破坏）。
2004-07-15 astro-ph
Comment on "Correlation between Compact Radio Lout Quasars and Ultrahigh Energy Cosmic Rays"
在最近的一篇论文中，Farrar和Biermann认为，五个最高能量的宇宙射线事件的方向与紧凑的无线电大声类星体之间存在很强的相关性。这一评论表明，这种分析包含了一些不一致和错误，因此任何这种相关性的重要性肯定被大大高估，甚至可能不存在。
1999-01-06 astro-ph
Ultrahigh Energy Cosmic Rays and Neutrinos
讨论了最高能量宇宙射线（UHECR）与UHE中微子的关系。在光学薄天体物理源中产生的中微子与宇宙的UHECR发射率有关。宇宙成因中微子的通量，在传播中产生的UHECR，也反映了这些粒子的加速，最大加速能量，以及它们的源的宇宙学演化。
2007-11-12 astro-ph
Study of Small-Scale Anisotropy of Ultrahigh Energy Cosmic Rays Observed in Stereo by HiRes
高分辨率蝇眼（HiRes）实验是一种空气荧光探测器，在立体模式下工作，具有0.6度的典型角分辨率，对能量超过10^18 eV的宇宙射线敏感。因此，HiRes是研究高能宇宙射线到达方向的极好仪器。我们提出了在小尺度（<5度）和最高能量（>10^19 eV）下对到达方向分布的各向异性的搜索结果。该搜索基于1999年12月至2004年1月期间记录的数据，共有271个10^19 eV以上的事件。没有小规模的各向异性被发现，最强的聚类发现在HiRes立体数据是一致的，在52%的水平与零假设的各向同性分布的到达方向。
2004-06-18 astro-ph
Ultrahigh energy cosmic rays as heavy nuclei from cluster accretion shocks
大规模的星系团周围的吸积冲击，一般预计在宇宙结构形成的层次方案，被证明是潜在的来源，所观察到的高能宇宙射线（UHECR）的加速混合物的重核，包括铁族元素。目前的观察可以解释，如果在注入的较重的核源成分是从简单的期望吸积气体有所增强。建议的图片应测试当前和即将在不久的将来通过在UHECR频谱，成分和各向异性的特征设施。还简要讨论了相关的X射线和伽马射线签名。
2007-11-07 astro-ph
Estimate of the Mass Composition of Ultrahigh Energy Cosmic Rays
提出了一种估算宇宙射线成分的新方法。结果表明，在能量E>10^19 eV和E>4.10^19 eV时，EAS的天顶角分布和μ子分量是不同的。结果表明，E>4.10^19 eV以上的宇宙射线比E~ 10^19 eV的宇宙射线重。根据我们的估计，SUGAR阵列探测到8个10^20 eV以上的簇射。结果表明，在宇宙射线谱中没有GZK截断的迹象，所有的宇宙射线都是银河系的。
2005-07-28 astro-ph
Ultrahigh energy cosmic rays from collisional annihilation revisited
我们重新研究超重暗物质粒子在暗物质密度尖峰的星系晕碰撞湮灭作为一个可能的源的高能宇宙射线。我们估计可能的流量的方式，不依赖于详细的假设密度分布的暗物质团块。结果证实了超重暗物质在幺正性界限以下的碰撞湮灭和湮灭截面是相容的，如果粒子能在暗物质亚结构中形成致密的核，并提供了核尺寸和密度的估计。在皮埃尔·俄歇天文台运行的几年内，将对随后在星系晕中的星团源分布进行测试。
2005-05-27 astro-ph
Ultrahigh energy cosmic rays as heavy nuclei from cluster accretion shocks
大规模的星系团周围的吸积冲击，一般预计在宇宙结构形成的冷暗物质的情况下，被证明是合理的来源，所观察到的高能宇宙射线（UHECR）通过加速重核的混合物，包括铁族元素。目前的观察可以解释，如果在注入的较重的核源成分是从简单的期望吸积气体有所增强。通过UHECR光谱、成分和各向异性的特征，特别是平均质量成分随能量从$10^{19}$到$10^{20}$ eV的快速增加，所提出的图像应可由当前和即将到来的设施在不久的将来进行明确的测试。
2008-03-10 astro-ph
Measurement of the Flux of Ultrahigh Energy Cosmic Rays from Monocular Observations by the High Resolution Fly's Eye Experiment
我们使用高分辨率蝇眼天文台的两个空气荧光探测器在单目模式下测量了10^17.2 eV以上的宇宙射线谱。我们描述了探测器，光电管和大气校准，以及两个探测器的分析技术。我们适合的光谱模型组成的银河系和河外的来源。
2003-10-14 astro-ph
High Energy Gamma Rays from Ultrahigh Energy Cosmic Rays in Gamma Ray Bursts
最近有人提出伽玛暴的冲击波加速了高能（$\gtrsim 10^{19}$ eV）宇宙射线（UHECR）。我们计算所观察到的同步辐射光谱从质子和高能轻子形成的级联中启动的离子生产，考虑到$γγ$衰减的来源。归一化的GRB~970508的发射特性，我们预测$\sim 10$ MeV - 100 GeV的通量水平，可能已经观察到EGRET从明亮的GRB，并可以检测到拟议的GLAST实验或地面空气\v切伦科夫望远镜的阈值$\lesssim $几百GeV。UHECR引起的高能$γ$射线余辉的时间衰减明显慢于低能暴和相关的同步辐射自康普顿（SSC）辐射，这提供了一个直接的方法来测试高能伽玛暴余辉的强子起源。除了验证UHECR起源假说外，短波长辐射和余辉还可以用来探测星系际红外辐射场的扩散水平或限制GRB源的红移。
1998-04-07 astro-ph
Generalized Maximum Likelihood Method for Ultrahigh Energy Cosmic Rays
极大似然法推广到包括UHECR应用的重要影响。新的方法可以将源距离的约束所暗示的观察到的CR能量，并可以允许能量的不确定性，可能的偏转磁场，多种源类型，和光谱的CR组成。它可以有效地实现，不需要非物理的“各向同性”假设的不明来源。该方法优化了UHECR数据的效用，以区分源类，并可以帮助约束银河系和河外磁场。该方法的各个方面可直接应用于其他环境，如TeV伽马射线天体物理学。
2008-10-01 astro-ph
Ultrahigh Energy Activity in Giant Magnetar Outbursts
2004年12月27日发生在磁星SGR 1806-20上的超级耀斑是现代有记录以来最明亮的太阳系外闪光。从能量的角度来看，从它那里看到奇异的高能辐射（UHE）--中子、中微子、伽马射线和带电宇宙射线--的机会要比从宇宙学的伽马射线暴（GRB）那里看到的好得多。根据12月27日事件的最新数据，讨论了探测各种成分的机会。
2005-04-20 astro-ph
Limits on Topological Defects Models of the Ultrahigh Energy Cosmic Rays
利用超高能核子、光子和电子在宇宙辐射背景中的传播，我们得到了最高能量宇宙射线起源的拓扑缺陷方案的光度极限。这些极限被设定为宇宙弦或其他缺陷所发射的X粒子的质量、拓扑缺陷的宇宙学演化以及河外磁场强度的函数。宇宙射线谱和各向同性100 MeV伽马射线背景上的现有数据显著限制了拓扑缺陷可以产生最高能量宇宙射线通量的参数空间。
1997-03-26 astro-ph
Search for Sources of Ultrahigh Energy Cosmic Rays
通过使用EAS阵列数据和射电和伽马辐射的点星系源，射电星，寻找低能宇宙射线的到达方向之间的联系。在平均粒子能量为10^{19} eV时，发现粒子到达方向与沿磁场线分布的电子束之间存在相关性，根据我们的估计，机会概率为2.10^{-4}。在一个半径小于6^{ \circ }的圆内的16颗双星观测到的粒子通量超过背景6.3σ（p < 10^{-10}），来自PSR 2351+61 - 5σ。在10^{ \circ } \times 60^{\circ }区域发现了一组9个从其方向看粒子通量超过预期值4.4σ的双星。对所得结果进行了讨论。
1999-06-18 astro-ph
Limits on the Isotropic Diffuse Flux of Ultrahigh Energy Gamma-Radiation
弥散的高能伽玛辐射可以由多种天体物理来源产生，包括极高能量的宇宙射线与3 K微波背景辐射的相互作用，或者早期宇宙中产生的拓扑缺陷的坍缩。我们描述了一个敏感的搜索漫射伽马射线在1000万美元的能量使用CASA-MIA实验。没有检测到各向同性的辐射通量，我们对伽马射线分量相对于宇宙射线的比例（小于万分之一）设置了严格的上限，其能量从570 TeV到55，000 TeV。这一结果代表了在这些能量下对伽马射线通量的第一个全面约束。
1997-05-30 astro-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
On the Evidence for Clustering in the Arrival Directions of AGASA's Ultrahigh Energy Cosmic Rays
先前对AGASA实验观测到的40 EeV以上的宇宙射线的分析表明，它们的到达方向可能是成簇的。然而，该聚类信号的机会概率的估计从10^{-2}变化到10^{-6}和更大。必须充分理解这一证据的强度，以便将其与其他宇宙射线实验中的各向异性研究进行比较。我们应用两种方法从该数据集中提取有意义的意义：一种可以扫描优化聚类信号的切割，使用模拟来确定扫描的适当统计惩罚。该分析发现机会概率约为0.3%。或者，可以用第一组数据优化切割，然后将它们直接应用于剩余数据而没有统计惩罚。只要不包括初始聚类信号，就可以通过考虑初始数据和剩余数据之间的互相关来扩展该测试的统计功效。虽然扫描通常更有用，但在本例中，只有分割数据集才能提供聚类假设的无偏检验。使用这个测试，我们发现，AGASA数据是一致的，在8%的水平与零假设的各向同性分布的到达方向。
2004-02-13 astro-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
Ultrahigh energy cosmic rays and supersymmetry
最近，提出超重粒子$X$作为高能宇宙射线源的模型引起了人们的兴趣。这些$X$ -粒子要么是早期宇宙中的亚稳态残留粒子，要么是由拓扑缺陷释放出来的。在这些模型中，探测到的空气簇射是由源自$X$ -粒子碎裂的原色产生的。本文给出了在超对称量子色动力学中计算的超重粒子碎裂谱。然后讨论了最轻超对称粒子作为可能的高能原初粒子的地位。
1998-06-09 astro-ph hep-ph
Can Experiments Studying Ultrahigh Energy Cosmic Rays Measure the Evolution of the Sources?
宇宙射线质子和宇宙微波背景辐射光子之间的相互作用，以及宇宙的膨胀，导致宇宙射线以一种依赖于宇宙射线源到地球的距离的方式损失能量。正因为如此，宇宙射线能量和它们起源的平均红移之间存在相关性。这种相关性可以用来测量宇宙射线源的演化。在光学和x射线波长上对类星体（QSO）和活动星系核（AGN）进行的巡天观测一致地表明，这类天体的演化在红移z约为1.6处出现了突变。在较小的红移下，类星体和活动星系核的光度密度服从$(1+z)^m$分布，其中有$m \sim 2.6$，并且在破裂点以上呈现出更平坦的分布。恒星形成率的测量结果也与这张照片相一致。如果类星体和活动星系核是高能宇宙射线的来源，那么它们演化过程中的中断应该出现在宇宙射线谱中能量约为$10^{17.6}$ eV的地方。这是第二个膝盖的能量。
2006-03-29 astro-ph
Plasma Wakefield Acceleration for Ultrahigh Energy Cosmic Rays
介绍了一种基于相对论流动等离子体中Alfven激波激发的尾场的宇宙加速机制，其中测试粒子的单位距离能量增益是Lorentz不变量。我们表明，存在一个阈值条件的透明度低于加速粒子是碰撞自由和遭受的等离子体介质中的能量损失很小。随机加速-减速相的随机相遇导致幂律能谱：f（e）1/e^2。适合于这种等离子体尾场加速的环境可以是大规模丰富的。作为一个例子，我们讨论了超GZK超高能宇宙射线（UHECR）可能通过这种机制在大气中的伽马射线暴的产生。我们表明加速度梯度可以高达G ~ 10^16 eV/cm。我们的模型中的估计事件发生率与UHECR观察结果一致。
2002-05-21 astro-ph
Ultrahigh Energy Cosmic Rays and Prompt TeV Gamma Rays from Gamma Ray Bursts
伽马射线暴（GRB）被认为是能量高达$\gsim10^{20}\ev$的超高能宇宙线（UHECR）事件的一类{ \it可能}源。在伽玛射线暴源内加速的最高能量质子的同步辐射应产生高达TeV能量的伽马射线。在这里，我们简要地讨论了从在即将到来的ICECUBE μ子探测器在南极的伽玛暴中的质子同步辐射源的提示TeV γ射线的可探测性的角度对伽玛暴的能量学的影响。
2003-05-12 astro-ph hep-ph
Possible galactic sources of ultrahigh-energy cosmic rays and a strategy for their detection via gravitational lensing
如果星系晕中超重残留粒子的衰变是超高能宇宙射线的原因，那么这些粒子必须聚集在一起，以解释AGASA数据中的小尺度各向异性。我们表明，这些星团的质量足够大，它们的引力透镜恒星和星系的背景。我们提出了一个一般的策略，可以用来检测这样的集群通过引力透镜，或排除衰变的遗迹粒子作为最高能量的宇宙射线的起源的假设。
2001-04-12 astro-ph 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
Cosmic Necklaces and Ultrahigh Energy Cosmic Rays
宇宙项链是由单极子和弦组成的混合拓扑缺陷，每个单极子上有两条弦。我们认为，宇宙演化的项链可能显着不同的宇宙弦。项链的典型速度可以比光速小得多，网络的特征尺度比视界小得多。我们估计的通量的高能量质子产生的衰变的闭环中的电子湮没。对于某些合理的参数值，它可以与观测到的超高能宇宙射线通量相比较。
1997-04-25 astro-ph hep-ph
The Interplay of Ultrahigh-Energy Cosmic Rays and Extra Dimensions
以超高能宇宙射线（UHECRs）为探针，以额外维度为超高能世界的可能成分，讨论了它们之间可能的相互作用。一方面，小额外维和Kaluza-Klein爆发提供了一个可行的方法来起源的UHECR。另一方面，大的额外维度可能会改变高能粒子之间的各种相互作用，从而影响UHECR产生的空气簇射。相反，UHECR数据可能会告诉我们隐藏在额外维度中的秘密。
2004-05-28 astro-ph hep-ph hep-th
New physics from ultrahigh energy cosmic rays
对能量超过~ 4 x 10^{10} GeV的宇宙射线的观测激发了几种关于其起源的推测性建议。关键的问题是，在这个能量下，光谱是否显示出预期的“GZK截止”-关于这一点，目前有相互矛盾的结果。如果真的有一个截止点，那么这些源在宇宙学上是遥远的，而且在性质上相当奇特。如果没有截止，那么就需要新的物理学。
2003-12-16 astro-ph hep-ph
Ultrahigh energy cosmic rays and new particle physics
本文讨论了高能宇宙线之谜的现状和几种涉及标准模型以外粒子物理的解决方案。重点是自上而下的模型，并作为一个主要的例子，超大质量暗物质作为银河源UHE CR和它的实验签名（银河系各向异性，化学成分和集群）的状态进行了审查。然后讨论了计算超大质量粒子碎裂谱的不同方法。最后，有人认为，UHE中微子不能-无论是直接或间接-负责观察到的垂直空气淋浴。
2000-11-13 astro-ph hep-ph
On the spectrum of Ultrahigh Energy Cosmic Rays and the Gamma Ray Burst Origin Hypothesis
宇宙学上的伽马射线暴（GRB）可以产生观测到的最高能量的宇宙射线通量。然而，最近对伽玛暴的研究表明，它们的红移分布可能遵循平均恒星形成率的分布，并且在高红移时伽玛暴的数量更多。因此，我们表明，光生子生产的能量损失所遭受的高能宇宙射线来自伽玛暴将产生太尖锐的光谱高能量截止与空气淋浴数据一致。此外，我们表明，宇宙学伽玛暴未能提供所需的能量输入占宇宙射线通量10 EeV以上的100-1000倍。
2001-03-21 astro-ph 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
Unstable superheavy relic particles as a source of neutrinos responsible for the ultrahigh-energy cosmic rays
超重残留粒子的衰变可能会产生极高能的中微子。它们在残余中微子上的湮灭可能是能量超过Greisen-Zatsepin-Kuzmin截止的宇宙射线的起源。红移的作用就像一个宇宙学滤波器，选择在某一特定值z_e处的源，此时中微子能量接近湮灭截面的Z极。我们预言超高能宇宙射线与星系晕没有方向相关性。同时，数据中可以存在一些方向相关，反映了物质在红移z=z_e处的分布。这两个特征在现有数据中都很明显。我们的方案与Super-Kamiokande报告的中微子质量一致，并且不需要轻子不对称性或背景中微子的聚集。
2000-02-17 astro-ph hep-ph
Statistical methods applied to composition studies of ultrahigh energy cosmic rays
$10^{17}$ eV以上的高能宇宙射线的质量组成是解决加速和传播机制等天体物理学问题的关键。不幸的是，识别宇宙射线簇射的初级粒子的标准程序效率低下，主要是由于大的波动和有限的实验观测。我们提出了一种统计方法的组成研究的基础上，如$N_{max}$，$X_{max}$，不对称，偏度和峰度的CR淋浴的纵向发展的几个可测量的功能。主成分分析（PCA）被用来评估每个参数的整体淋浴功能的表示和线性判别分析（LDA）的相关性被用来结合不同的参数，以最大限度地提高不同的粒子淋浴之间的歧视。LDA的新参数提供了一个初级γ，质子和铁核之间的分离比仅基于$X_{max}$的程序更好。这里提出的方法成功地测试了从$10^{17}$到$10^{20}$ eV的能量范围，即使当簇射轨道长度的限制，以模拟荧光望远镜的视场。
2007-03-22 astro-ph
Are ultrahigh energy cosmic rays signals of supersymmetry?
我们研究了能量大于Greisen-Zatsepin-Kuzmin截止值的宇宙射线不是核子，而是出现在标准模型的许多扩展中的一种新的稳定的大质量强子的可能性。我们主要关注的是S^0，一种uds-gluino束缚态。S^0在宇宙背景辐射中的射程比核子的射程远得多，因此可能来自宇宙学距离以外的源。
1997-12-19 astro-ph hep-ph
Effects of atmospheric electric fields on detection of ultrahigh-energy cosmic rays
我们表明，大气电场可能会影响宇宙线观测在几个方面，并可能导致高估的宇宙线能量。雷暴云中的电场可高达几千伏/厘米。这个场可以加速簇射电子，并可以向簇射提供一些额外的能量。因此，在某些天气条件下的地面阵列观测，如果不考虑这种影响，可能会高估超高能宇宙射线的能量。此外，电场还能使μ子轨道弯曲，影响斜射簇射的方向和能量重构。最后，由于失控击穿，簇射电子有可能雪崩倍增，这可能导致对宇宙射线能量的严重错误计算。
2004-11-11 astro-ph hep-ph
Kaluza-Klein Burst: a New Mechanism for Generating Ultrahigh-Energy Cosmic Rays
通过引入额外小维度作为能量载体，从自下而上和自上而下两个角度提出了理解超高能宇宙射线（UHECR）起源的新方案.我们探讨了通过卡鲁扎-克莱因（KK）爆发产生UHECR的可能性，这是一种通过KK模式之间的碰撞从额外维度到普通维度的剧烈能量转移，特别是在KK模式的团块内。这些团块的可能尺度范围从天文学的，如KK恒星致密物体，到微观的，如“KKonium”。这种KK突发模型的UHECRs和可能的签名的聚集KK模式的优点进行了讨论。
2005-11-10 astro-ph hep-ph hep-th
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
Towards event-by-event studies of the ultrahigh-energy cosmic-ray composition
本文提出了一种提高超高能宇宙射线初级成分研究精度的方法。该方法的两个主要组成部分是（1）比较单个阵雨的观测参数和模拟参数，而不对到达方向进行平均;（2）通过物理观测值而不是重建的主要参数逐事件选择模拟阵雨。算法的详细描述，并说明了几个例子。
2007-07-05 astro-ph
VERITAS Observations of the Arrival Directions of the Highest Energy Cosmic Rays
皮埃尔·俄歇合作组最近发现，最高能量宇宙射线的到达方向各向异性与附近活动星系核的位置有关，这鼓励人们寻找对应的TeV伽马射线发射。在北半球伽玛射线望远镜阵列VERITAS的合理高度上，南半球皮埃尔·俄歇实验观测到的大约一半的天空也是可见的。我们报告的第一次观察VERITAS的超高能宇宙射线事件的到达方向相关的区域。
2008-10-02 astro-ph
The Mysterious Ultrahigh Energy Cosmic Ray Clustering
我们研究了致密射电类星体（红移在$z = 0.3 - 2.2$范围内）和形成星团的高能宇宙射线的到达方向之间的相关性。我们的蒙特卡罗模拟揭示了AGASA样本的统计学显著相关性：这种效应的机会概率小于1%。讨论了这一结果对低能宇宙射线起源的意义。
2001-10-12 astro-ph hep-ph
Propagation of ultra high energy cosmic rays
本文简要描述了高能质子、重核和γ射线在与宇宙光子场相互作用中的能量损失过程。然后讨论了能量损失过程和带电宇宙线在河外磁场中的散射对加速宇宙线能谱的修正。高能宇宙射线损失的能量转化为伽马射线和中微子，它们携带着关于高能粒子来源的额外信息。的HiRes和俄歇合作的新的实验结果进行了讨论，从传播计算的预测。
2008-10-14 astro-ph
Studies of clustering in the arrival directions of cosmic rays detected at the Pierre Auger Observatory above 10 EeV
如果发现超高能宇宙射线的到达方向的聚集，这将提供关于它们的起源、组成以及银河系和河外磁场的重要信息。我们在这里提出的分析的自相关函数的数据从皮埃尔俄歇天文台作为一个功能的角度尺度和能量阈值。我们比较我们的结果与以前的实验发现的信号。
2007-06-12 astro-ph
A Cluster of Ultrahigh Energy Cosmic Rays
分析AGASA和HiRes组合立体数据中的五条高能宇宙射线，以检验它们是否来自单一来源。在94个事件的高能数据集中，在37 EeV以上的四倍体可以不考虑磁色散进行分析。它是偶然结合的概率是10^-3。假设源是连续的，这些UHECR从其源在途中积累的随机磁偏转可用于估计\sqrt{B^2 λD} ~ 1 nG-Mpc。包括在10和30 EeV之间的HiRes事件的五重态与该值很好地拟合。银河系的磁偏转似乎比某些模型中的要小。
2005-03-09 astro-ph hep-ph
Neutrino cross sections at high energies and the future observations of ultrahigh-energy cosmic rays
我们表明，未来的超高能宇宙射线中微子探测器将能够测量能量高达10^{11}GeV或更高的中微子-核子截面。我们发现，单位表面积上由中微子相互作用产生的上行带电轻子的通量与截面成反比。这与大气中中微子相互作用引起的水平空气簇射（HAS）速率形成对比，后者与截面成正比。因此，通过比较HAS和上行空气簇射（UAS）速率，可以推断中微子-核子截面。总之，无论截面的值如何，上行和水平速率都确保了健康的总事件速率。
2002-02-15 astro-ph hep-ph
Propagation of ultrahigh energy cosmic rays and compact sources
高能（>10^{20} eV）宇宙射线（UHECR）的聚集表明它们可能是由致密源发射的。统计分析（Dubovsky等人，2000）估计了源密度。我们扩展了他们的分析，也给出了使用a的源密度的置信区间（CI）。没有关于聚集事件和非聚集事件之间的关系的假设; b.）源光度和能量的非平凡分布; c.）传播的能量依赖性。我们还确定了在距离r处产生的能量为E的质子到达地球的概率高于阈值E_c。利用该函数，对任何注入光谱只需一次数值积分即可确定观测光谱。观测到的14个10^{20} eV以上的UHECR事件中，有一个双峰，其源密度为180 ^{-165}^{+2730} \cdot 10^{-3} Mpc^{-3}（置信水平为68%）。
2001-05-31 astro-ph hep-ph
Clustering properties of ultrahigh energy cosmic rays and the search for their astrophysical sources
高能宇宙射线（UHECR）的到达方向在所有尺度上都可能表现出各向异性，从实验角分辨率以上到中等尺度和偶极各向异性。我们发现，全球比较的两点自动关联函数的数据与目录的潜在来源之一是一个强大的诊断工具。特别是，这种方法是远不如互相关研究的灵敏度在磁场中的未知偏转，同时保持了强大的歧视权力之间的源候选人。我们通过考虑普通星系、伽马射线暴和活动星系核作为可能的源来说明这些优点。稀疏的公开数据已经表明，UHECRs的来源可能是星系或活动星系核的一个强烈聚集的子样本。我们提出了各种情况下的源分布，可以检查皮埃尔俄歇天文台的预测。
2008-04-21 astro-ph hep-ph
Deficit of Ultrahigh Energy Extensive Air Showers
利用世界资料，广泛的空气阵雨的到达方向被认为是。结果表明，在E>10^{19}eV和E>4.10^{19}eV时，天顶角的簇射分布是不同的。在此基础上得出结论：雅库茨克和AGASA台对E>4.10^{19}eV斜射簇射能量的估计是不正确的，宇宙线谱没有破碎，很可能一直延续到E=10^{20}eV或更高。发现高能宇宙射线可能是超重核。
2004-05-31 astro-ph
Reply to Comment on Strangelets as Cosmic Rays beyond the Greisen-Zatsepin-Kuzmin Cutoff
有人认为，尽管巴尔贝格在评论中提出了一些担忧，但奇异粒子是高能宇宙射线的可行候选者，它可以绕过质子和原子核所面临的加速和能量损失问题。
2004-03-22 astro-ph
New physics from ultrahigh energy cosmic rays
来自太空的宇宙射线进入大气层时，能量高达10^{11} GeV。簇射中的初始粒子或次级强子可能与空气核子相互作用产生非标准粒子。本文研究了高能宇宙射线产生新物理的问题，重点研究了分裂超对称模型中的长寿命胶子和作为暗物质的弱相互作用粒子。我们首先推导了大气中任意深度强子事件的总通量，表明次级强子是不可忽略的。然后，我们利用这些结果，以找到通量的胶子和WIMP后，到达地面后，在空气淋浴。我们还评估了产生这些外来粒子的概率在一个单一的质子簇射的能量。最后，我们讨论了可能的信号在当前和预计的实验。虽然小通量的WIMP似乎没有任何现象学的后果，我们表明，胶子可以修改大量的一小部分广泛的空气淋浴的配置文件。特别是，它们可以在AUGER上在大天顶角的阵雨中产生可观察到的明显信号。
2007-02-09 astro-ph 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
Reply to ``Cuts and penalties: comment on `The clustering of ultra-high energy cosmic rays and their sources' ''
我们重申，没有证据表明BL Lac是高能宇宙射线的来源。
2004-03-22 astro-ph
Maximum Likelihood method for ultrahigh energy cosmic ray cross correlations with astrophysical sources
我们扩展了HiRes使用的极大似然方法来研究候选天体物理源和超高能宇宙射线（UHECR）之间的互相关性，以允许不同的源光度。我们的方法允许个别来源根据其排放相关UHECR的可能性进行排名。我们通过模拟各种场景来测试新旧方法。我们得出结论，HiRes UHECR和已知BLLAc之间存在9种真实相关性，这种相关性偶然出现的概率为6*10^-5。
2007-08-20 astro-ph
Implications to Sources of Ultra-high-energy Cosmic Rays from their Arrival Distribution
基于超高能宇宙射线（UHECR）源到达方向分布的统计特征，估算了UHECR源的局域数密度。我们计算了$10^{19}$ eV以上质子在银河系磁场和结构化星系际磁场中的到达分布，并与Pierre Auger天文台的观测结果进行了统计比较。在最高能量的到达分布中的各向异性使我们能够估计UHECR源的数密度为$\sim 10^{-4} {\rm Mpc}^{-3}$，假设UHECR源的持续活动。我们比较估计的数密度的UHECR源与已知的天体物理对象的数密度。这个估计的数密度与Fanaroff-Reily I星系的数密度是一致的。我们还讨论了在$10^{19}$ eV以上的到达分布中观察到的{ \it各向同性}的再现性。我们发现，估计的源模型不能再现所观察到的各向同性。然而，观察到的各向同性可以用$10^{-2}$ - $10^{-3} {\rm Mpc}^{-3}$的数密度重现。这一事实表明存在最大加速能量为$\sim 10^{19}$ eV的UHECR源，其数密度比注入最高能量宇宙射线的数密度高一个数量级。
2008-07-22 astro-ph
