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arXiv 0707.37632007-07-25astro-ph

REAS2：基于CORSIKA的地球同步辐射的蒙特卡罗模拟

REAS2: CORSIKA-based Monte Carlo simulations of geosynchrotron radio emission

T. Huege, R. Ulrich, R. Engel

备注：: 4 pages, to be published in the Proceedings of the 30th International Cosmic Ray Conference 2007, Merida, Mexico

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摘要：

用Monte Carlo程序REAS 1模拟了大范围空气簇射的地球同步辐射，用解析参数描述了空气簇射中粒子的空间、时间、能量和角度分布。继任者REAS2取代这些参数化精确，多维直方图来自每个淋浴CORSIKA模拟。REAS 2允许在参数化和直方图之间独立选择每个相关的颗粒分布，使我们能够详细研究使用更真实的空气簇射模型所产生的变化。我们描述了新的模拟策略，并说明了改进的空气簇射模型引入的效果。

英文摘要：

Simulations of geosynchrotron radio emission from extensive air showers performed with the Monte Carlo code REAS1 used analytical parameterisations to describe the spatial, temporal, energy and angular particle distributions in air showers. The successor REAS2 replaces these parameterisations with precise, multi-dimensional histograms derived from per-shower CORSIKA simulations. REAS2 allows an independent selection between parameterisation and histogram for each of the relevant particle distributions, enabling us to study the changes arising from using a more realistic air shower model in detail. We describe the new simulation strategy and illustrate the effects introduced by the improved air shower model.

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2006-09-29astro-ph

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Fluctuations in the EAS radio signal derived with improved Monte Carlo simulations based on CORSIKA

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2005-07-01astro-ph

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2003-09-23astro-ph

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2005-07-01astro-ph

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宇宙射线空气簇射产生的无线电发射有可能成为宇宙射线研究的一种额外的、具有成本效益的观测技术，在很大程度上补充了成熟的粒子探测器和空气荧光技术。本文用蒙特卡罗方法模拟了在地球磁场中回旋的电子-正电子对相干同步辐射方案下的大范围空气簇射射电辐射。我们的模拟的初步结果是预测的频率，初级粒子的能量，簇射天顶角，簇射方位角和偏振依赖的无线电发射。这些性质可以直接与LOPES和其他实验测量的数据相关。

2004-10-28astro-ph

cosmic ray空气簇射射电辐射的蒙特卡罗模拟

Monte Carlo simulations of radio emission from cosmic ray air showers

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2005-10-17astro-ph

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2006-09-15astro-ph

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2007-02-26astro-ph

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2005-10-17astro-ph

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能量> 10^20 eV的超高能宇宙射线（UHECRs）的本质仍然是个谜。它们很可能起源于河外，但应该在~50 Mpc内通过与宇宙微波背景的相互作用而被吸收。由于在银河系的这个距离内没有足够强大的加速器，对UHECR的解释范围从不寻常的天体物理来源到奇异的弦物理。同样不清楚的是，UHECR是否由质子、重核、中微子或伽马射线组成。为了解决这些问题，需要具有更高占空比并且结合多种检测技术的更大的检测器。另一方面，来自UHECR的无线电发射不受衰减的影响，具有高占空比，给出量热测量并提供高定向精度。在这里，我们报告的宇宙射线空气淋浴使用低成本的数字无线电接收机的无线电闪光的检测。我们表明，辐射可以理解的地球同步辐射效应。我们的研究结果表明，它应该是可能的，以确定与组合的无线电和粒子探测器的UHECR的性质和组成，并检测到超高能中微子预期的味道混合。

2005-05-18astro-ph

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2007-08-24astro-ph

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在这一讲中，我们将涉及两个方面，一是观测高能粒子效应的新射电方法，二是射电星系在帮助我们理解高能宇宙射线方面所起的作用。我们将在这里集中讨论第二个主题，并回顾第一个主题的最新发展。另一个途径是对进入地球大气层的高能宇宙射线粒子产生的地球同步辐射进行无线电测量，以及对来自月球相互作用的切伦科夫无线电辐射进行无线电测量;对南极洲地平线上冰的相互作用进行无线电观测是一种相关的尝试。射电星系热点是产生最高能量的宇宙射线的主要候选者，以及几乎所有观测到的黑洞发出的相对论喷流中相应的冲击波。我们将回顾论证和验证随后的预测的方法。这涉及到确定活跃源的可靠样本，如黑洞和活跃于恒星形成的星系。俄歇阵列可能会在未来几年内决定，最高能量的宇宙射线来自哪里，因此框架下的任务，非常高的能量中微子和其他粒子。

2007-02-06astro-ph

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Radio Detection of Ultra-High Energy Cosmic Rays

近年来，探测宇宙粒子的无线电技术得到了重大复兴。新的和计划中的实验室和现场，如胶，安妮塔，LUNASKA，Codalema，LOPES以及复杂的蒙特卡罗实验产生了丰富的新信息，我在这里简要回顾一些主要结果，主要集中在空气淋浴。超高能宇宙粒子的无线电发射提供了许多有趣的优点。由于无线电波没有衰减，无线电测量允许探测非常遥远或高度倾斜的簇射，可以日夜使用，并提供轻子簇射分量的辐射热测量。LOPES实验探测到了来自宇宙射线的射电辐射，证实了大范围空气簇射的同步辐射效应，并提供了一个将射电信号转换为初级粒子能量的良好的定标公式。此外，蒙特卡罗模拟表明，也可以测量簇射最大值和粒子组成。今后的步骤将是在俄歇实验中安装无线电天线，以测量超高能宇宙射线的组成，并使用LOFAR射电望远镜（以及后来的SKA）作为宇宙射线探测器。在这里，一个有趣的额外应用是寻找中微子和宇宙射线与月球风化层相互作用产生的低频无线电发射。这保证了对10^21 eV以上粒子的最佳探测极限，并使其大大超过目前的地面探测器。

2008-04-03astro-ph

来自cosmic ray空气簇射的无线电发射：蒙特卡罗模拟

Radio emission from cosmic ray air showers: Monte Carlo simulations

本文采用时间域蒙特卡罗模拟方法，在相干同步辐射方案下模拟了宇宙线空气簇射的射电辐射。我们的模型考虑到重要的空气簇射特性，如横向和纵向的粒子分布，粒子轨道长度和能量分布，一个现实的磁场几何形状和簇射演化作为一个整体。蒙特卡罗方法使我们能够保留完整的偏振信息，并进行计算，而不需要任何远场近似。我们展示了开发的策略，以解决与大量的粒子为大量的观察箱的模拟相关的计算工作，并说明了这些技术的鲁棒性和准确性。我们预测了一个典型的10^17 eV垂直空气簇射的辐射模式、辐射的径向和光谱依赖性，发现与我们的分析结果（Huege & Falcke 2003）和现有的历史数据吻合得很好。不管磁场几何形状如何，轨道长度效应与磁场效应的组合令人惊讶地消除了总场强度发射图案中的任何显著不对称性。因此，虽然单靠总场强的统计数据不能证明地磁起源，但预测的垂直于簇射和磁场轴方向的高度极化允许用偏振敏感实验（如LOPES）直接测试地磁发射机制。我们的代码提供了一个强大的，但灵活的基础上的无线电发射的依赖性的详细研究特定的簇射参数，并在未来列入额外的辐射机制。

2004-10-14astro-ph

用LOPES测量cosmic ray空气簇射射电发射的频谱

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目的：我们希望研究宇宙射线空气簇射在100 PeV（1017 eV）附近的射电发射的光谱依赖性。方法：我们用偶极干涉仪LOPES（LOFAR Prototype Station）观测了宽频带的短射电脉冲，该仪器由一个名为Karlsruhe Shower Core and Array Detector（KASCADE）的粒子探测器阵列触发。LOFAR是低频阵列。为了这个分析，23个强的空气淋浴事件被选择使用KASCADE的参数。结果：所产生的电场谱向高频衰减。平均电场谱符合指数规律或幂律规律。得到的光谱斜率在不确定性范围内是不一致的，并且它比基于CORSIKA（KASCADE的宇宙射线模拟）模拟的空气簇射的蒙特卡罗模拟得到的斜率稍陡。最强的事件之一是在LOPES附近的雷暴活动期间测量的，并显示出测量的最长脉冲长度为110 ns，光谱斜率为-3.6。结论：我们用两种不同的方法表明，空气簇射无线电发射的频谱可以在事件的基础上重建，只有24个偶极子天线同时在很宽的频率范围内。根据所获得的频谱斜率，最大功率在40 MHz以下发射。此外，功率降低到较高频率表明由簇射盘厚度确定的相干性损失。我们的结论是，更宽的带宽，更大的收集面积，和更长的基线，将提供的LOFAR，是必要的，以进一步调查宇宙线空气簇射的相干性，脉冲长度和光谱斜率的关系。

2008-09-16astro-ph

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Detecting Radio Emission from Cosmic Ray Air Showers and Neutrinos with a Digital Radio Telescope

讨论了用射电技术测量超高能宇宙射线和中微子的可能性。我们回顾了宇宙射线空气簇射的无线电发射的一些性质，并展示了这些性质如何可以解释为一致的“同步辐射”发射的电子-正电子对在淋浴，因为他们通过地磁场移动。这应该允许人们使用无线电发射作为宇宙射线研究的有用诊断工具。新一代的数字望远镜将使人们有可能更详细地研究这种无线电发射。例如，计划中的低频阵列（LOFAR）以10-200兆赫的频率工作，将是一种独特的仪器，适合于研究月球上广泛的空气簇射，甚至探测中微子引起的簇射。我们讨论的灵敏度，计数率和可能的检测算法LOFAR和目前资助的原型站LOPES。这也应该适用于其他未来的数字射电望远镜，如平方公里阵列（SKA）。LOFAR将能够探测从>2*10^14 eV到~10^20 eV的空气簇射无线电发射。该技术可以很容易地扩展到包括由粒子探测器（KASCADE，Auger）组成的空气簇射阵列，从而为获得宇宙射线的能量和化学成分提供重要的额外信息。如果能找到各向同性的射电信号，它也有可能将宇宙线的搜索范围扩大到10^21 eV以上。LOFAR可以解决的其他问题是确定宇宙线光谱的中性成分，可能寻找中子爆发，并进行实际的宇宙线天文学研究。

2002-07-10astro-phhep-ex