Maximum Particle Energies by Fermi Acceleration and the Origin of Cosmic Rays above the Knee
我们从一阶和二阶费米加速在非相对论和相对论冲击的最大加速粒子能量发生在一个均匀的周围介质中的爆炸。相对论流中的二阶随机过程被证明能够将宇宙射线加速到超高能量。在相对论流中，二级费米机制可以加速高于宇宙射线谱膝的宇宙射线，例如发生在伽马射线暴和像SN 1998 bw这样的不寻常超新星中的宇宙射线。
2001-07-11 astro-ph
Models of the Knee in the Energy Spectrum of Cosmic Rays
宇宙射线能谱膝的起源是天体粒子物理学中的一个突出问题。已经提出了许多机制来解释全粒子谱中的结构。本文综述了几种模型的基本思想，包括激波阵面中宇宙射线的扩散加速、炮弹加速、银河系泄漏、与星际介质中背景粒子的相互作用以及大气中新的高能相互作用。计算的能谱和平均对数质量的编译和比较直接和间接测量的结果。
2004-02-23 astro-ph
Search for Sources of Cosmic Rays in the Region of the Knee. II
本文介绍了从1997年8月至1999年2月用EAS-1000原型阵列记录的大范围空气簇射的到达方向分析的新结果。Alexandreas等人的方法，该方法已被用于分析CYGNUS、Milagrito、HEGRAAIROBICC、KASCADE和许多其它实验中登记的数据。在膝盖区域的能量的宇宙射线的过度通量的区域的存在被证实，以及接近的可能的天体物理宇宙射线源的坐标区。
2006-10-31 astro-ph
Two approaches to the cosmic ray "knee" problem and the experimental data
本文对宇宙线谱中所谓的“膝”问题的两种解决方法与现有的实验数据进行了比较。结果表明，膝关节的“标准天体物理模型”不能得到某些实验数据的支持，而替代模型与实验数据吻合得更好。
2005-07-01 astro-ph
Models for the Origin of the Knee in the Cosmic-Ray Spectrum
在能量约为3 PeV（1 PeV = $10^{15}$ eV）时，观测到宇宙射线能谱（拐点）突然变陡。PeV宇宙射线的实验研究在过去的三年中得到了很大的加强。最近关于广泛的空气簇射的结果使我们能够得出以下结论：a）膝关节有一个天体物理学的起源; b）膝关节的“尖锐性”和精细结构排除了“银河调制”作为膝关节的起源; c）膝关节很可能是最近附近一颗超新星爆炸的结果。
2000-11-18 astro-ph
Astrophysics of the Knee in the Cosmic Ray Energy Spectrum
本文对PeV初级能量范围内的宇宙射线天体物理作了简要的评述。
2003-12-11 astro-ph
Elemental Composition of Cosmic Rays near the Knee by Multiparameter Measurement of Air Showerss
1 PeV附近宇宙射线总体强度谱斜率的微小变化可能与超新星激波加速的终点能量有关。对这种联系和光谱“拐点”起源的其他想法的一个关键检验是可靠地确定该区域元素组成的变化。最近在美国犹他州Dugway的DICE/CASA/MIA空气淋浴装置的测量为每个事件提供了几个独立的空气淋浴参数。推导的元素组成的切伦科夫尺寸，在大气中的簇射最大的深度，μ子的大小和电子的大小在地面水平和这些结果的可靠性的组合进行了讨论。从这些数据中，没有证据表明穿过"膝盖“的宇宙射线的平均质量会有大的变化。这些测量结果表明，宇宙射线由约70%的质子和α粒子组成，总能量接近10 PeV。
1999-09-22 astro-ph
The Origin of the Knee in the Cosmic-Ray Energy Spectrum
在能量约为3 PeV（1 PeV = 10 $^{15}$ eV）时，观测到宇宙射线能谱（拐点）突然变陡。最近关于广泛的空气簇射的结果使我们能够得出以下结论：a）膝关节具有天体物理学的起源; b）膝关节的“锐度”和精细结构排除了“银河调制”作为膝关节的起源; c）膝关节很可能是最近附近一颗超新星爆炸的结果。
2001-05-20 astro-ph
Remarks on astrophysical origin of the knee in cosmic ray spectrum
宇宙射线谱中膝关节的所有天体物理学解释都毫无疑问地接受它存在的假设{ \it a priori}。但是，有实验证据反对这一假设。KASCADE阵列和许多其它阵列获得的次级宇宙线各分量的实验数据表明，电磁分量（e和包括切伦科夫光在内的$γ$）存在膝（$Δγ\approx0.4\div0.5$），而μ子和强子分量不存在膝（$Δγ\approx0.1\div0.2$）或存在很小的膝（$Δγ\approx0.1\div0.2$）。但是，在天体物理学膝盖起源的情况下，人们可以预期相反的关系。简要回顾了有关这个问题的实验数据。
2004-10-24 astro-ph
Cosmic Rays: The Second Knee and Beyond
本文综述了超高能宇宙射线（UHECR）的实验结果，包括谱特征的测量、初级粒子流的组成以及事件到达方向各向异性的研究。我们发现，虽然有一个普遍的共识，在频谱中的功能-第二个膝盖，踝关节，（在较小程度上）GZK截止-有一点共识的组成，伴随着这些功能的初选。这种对组成缺乏共识的情况使得对商定特征的解释成为问题。关于UHECR潜在来源的直接证据也很少，因为早期关于到达方向各向异性的报告尚未在独立测量中得到证实。
2007-04-27 astro-ph
The energy spectrum of all-particle cosmic rays around the knee region observed with the Tibet-III air-shower array
我们已经报道了利用西藏-III号空气簇射阵2000年11月至2001年10月的观测数据，在膝区附近获得的第一个全粒子谱结果。在本文中，我们提出了一个更新的结果，使用收集的数据集，从2000年11月至2004年10月期间，在广泛的30年之间的$10^{14}$ eV和$10^{17}$ eV，其中的膝盖的位置是清楚地看到在4 PeV左右。光谱指数为-2.68 $\pm$ 0.02（统计）。低于1 PeV，而其为-3.12 $\pm$ 0.01（统计）在QGSJET+HD模型中，系统的能量在4PeV以上，各种系统误差正在研究中。
2008-03-06 astro-ph
Dissecting the knee - Air shower measurements with KASCADE
介绍了KASCADE空气簇射实验的最新结果，以便对能谱膝区宇宙射线的天体物理学有所了解。其成果包括大气中高能相互作用的研究、宇宙射线到达方向的分析、平均对数质量的确定以及元素群能谱的展开。
2003-11-20 astro-ph
Cosmic Rays from the Knee to the Ankle - Status and Prospects -
综述了能量范围从10^{14} eV到10^{19} eV的宇宙线物理的最新进展。能谱最突出的特征是E ~ 3 * 10^{15} eV处的所谓“膝盖”和几个10^{18} eV处的“脚踝”。一般来说，膝盖的起源被理解为标志着银河系加速器的极限能量和/或从银河系流出的粒子增加的开始，而脚踝被认为标志着从银河系到河外宇宙射线的过渡。替代理论确实存在，并将概述。一个关键的可观测到的，以回答仍然悬而未决的问题，宇宙射线的起源和区分各种模型是通过测量化学成分，或-更直接地-通过测量个别宇宙射线质量群的能谱。目前的分析状态进行了严格的讨论和新的实验努力，以提高统计数据和质量，特别是在膝盖以上的能量进行了总结。
2006-11-29 astro-ph
Energy spectrum and mass composition of primary cosmic rays around the `knee' in the framework of the model with two types of sources
在所提出的模型的框架内，两种类型的源的宇宙线谱的实验数据的分析导致的结论，即粒子生成谱指数$p\sim 2.85$源给出的主要贡献的能量范围内的所有粒子谱$10^5-10^7$ GeV。“膝”周围光谱的“精细结构”可能是由于附近超新星型源的存在而产生的，如果这种源的能量输出为$\sim2\cdot10^{48}$ erg/source，则加速粒子的能量可达$\sim3\cdot 10^4 Z$ GeV。
2006-10-21 astro-ph
The Composition of Cosmic Rays at the Knee
自40多年前发现以来，观测到能量在10 ^15 eV附近的宇宙射线通量的光谱斜率或“拐点”发生了微小变化，引起了许多猜测。该功能的起源仍然未知。2000年6月，在美国芝加哥的阿德勒天文馆举办了一个小型讲习班，审查该区域的一些现代实验测量结果。本文总结了在本次研讨会上提出的结果和讨论的背景下，强子模型的大气空气簇射的解释。
2002-02-07 astro-ph
Cosmic Rays in the Energy Range of the Knee - Recent Results from KASCADE --
简要介绍了研究能量为10^14 < E < 10^17 eV的宇宙射线的动机。除了天体物理学对识别和理解它们的来源感兴趣之外，还有与它们在星系中的传输特性或通过广泛的空气簇射探测它们有关的粒子物理学方面。在卡尔斯鲁厄研究中心（德国）进行的KASCADE空气簇射实验为粒子天体物理学研究的这两个主题提供了重要信息。一个特别令人感兴趣的目标是宇宙射线能谱中E_k = 4 x 10^15 eV处的所谓“膝盖”。最近的结果，增加知识的理解其起源将被提交，以及测试结果的高能量强子相互作用模型所需的空气簇射模拟。
2001-02-15 astro-ph
Cosmic Rays in the 'Knee'-Region - Recent Results from KASCADE -
本文介绍了KASCADE在膝盖能量范围内测量宇宙射线的实验的最新结果。重点放在能谱的个别质量群，从复杂的展开程序应用到重建的电子和截断的μ介子数的EAS。数据显示，在轻原色（p，He，C）的能谱中存在膝状结构，而重原色（A>20）向更高能量方向的主导性增加。这一基本结果对所应用的相互作用模型QGSJET和SIBYLL的不确定性是鲁棒的。实验数据和EAS模拟之间的细微差异提供了重要的线索，相互作用模型的改进。这些数据补充了新的限制，全球各向异性的到达方向的CR和点源的上限。基于这些数据，讨论了最大加速度能量与星系扩散/漂移膝模型的鉴别模型的天体物理意义。为了提高10^17 eV附近的重建质量和统计数据，KASCADE最近在面积上扩展了10倍。介绍了新实验KASCADE-Grande的现状和预期性能。
2004-05-30 astro-ph
On the knee in the energy spectrum of cosmic rays
用一个唯象模型（poly-gonato模型）研究了全粒子能谱中的拐点，该模型将直接测量和间接测量的结果联系起来。为此目的，最近的结果直接和间接测量的宇宙射线的能量范围从10 GeV到1 EeV的检查。个别元素的能谱，通过直接观测得到的，外推到高能量使用幂律和比较所有粒子的光谱从空气淋浴测量。假设每个元素的截止值与其电荷Z成比例。该模型描述了膝关节的所有粒子的能量谱作为随后的截止为个别元素，开始与质子组件在4.5 PeV，和第二次变化的光谱指数约0.4 EeV，由于稳定的元素（Z=92）的结束。的质量组成，外推从直接测量到高能量，使用poly-gonato模型，是兼容的测量电磁，μ子和强子组件的空气淋浴实验的结果。但它与用切伦科夫和荧光探测器测得的X_（max）值不一致。
2002-10-20 astro-ph
Particle acceleration in supernova remnants, the Bell-Lucek hypothesis and the cosmic ray "knee"
年轻的超新星遗迹被认为是宇宙射线加速的场所，其机制是扩散激波加速。在这个过程中获得的最大能量通常被估计为接近但明显低于宇宙射线谱的“膝盖”（$\sim 10^{15}$ eV）。Bell & Lucek（2001）提出，产生的宇宙射线同时将超新星遗迹激波周围的磁场放大到激波前的许多倍。在这种情况下，加速率可以显著增加，并且质子可以容易地达到高达$10^{17}$ eV的能量。我们使用一个包含Bell & Lucek提出的磁场放大的“非线性”盒子模型来研究由此产生的宇宙射线谱的变化。该模型预测在高能量，接近“膝盖”区域的光谱断裂，并与观测结果良好一致。
2003-09-30 astro-ph
Measurement of air shower cores to study the cosmic ray composition in the knee energy region
自1996年以来，在西藏羊八井（海拔4300米）进行了由乳胶室和爆发探测器阵列以及西藏-II空气簇射阵列组成的混合实验。这个实验可以探测到空气簇射核心，称为爆发事件，伴随着超过约100 TeV的空气簇射。利用本实验观测到的爆发事件数据，讨论了膝关节周围的初级宇宙线成分，并与蒙特卡罗模拟进行了比较。本文证明了爆发事件的所有特征与膝能区的重富集成分完全相容。
2000-08-03 astro-ph
Cosmic Ray composition around the knee from EAS electromagnetic and muon data
我们报告的分析的NE-Nmuon符合事件收集的MACRO/EAS-TOP合作在格兰萨索实验室。结果表明，在初级光谱的拐点附近（在能量区域10**15-10**16 eV中），初级成分变得更重。结果与EAS-TOP单独在表面的测量结果非常一致，EAS-TOP检测到能量为Emuon > 1 GeV的μ子，并使用相同的（QGSJET）相互作用模型。
2001-12-20 astro-ph
Cosmic ray composition and energy spectrum above 1 TeV: direct and EAS measurements
本文对1 TeV以上的宇宙线成分和能谱的最新实验结果进行了评述和讨论。所有数据都同意在能量E（膝盖）= 3-4 PeV时存在所谓的“膝盖”;膝盖出现在广泛空气淋浴的所有组件中。这些结果支持膝的天体物理起源的假设，而在高能强子相互作用没有新的功能设想。膝盖区域以上和以下的宇宙射线成分仍然是一个悬而未决的问题。根据大多数实验，膝盖似乎是由于初级光束的轻成分，膝盖以上的成分越来越重。然而，与这一结论相矛盾的结果必须加以考虑和理解。
2000-11-10 astro-ph
The knee in galactic cosmic ray spectrum and variety in supernovae
本文根据超新星遗迹中宇宙线加速的标准模型和有关超新星类型、能量及其爆炸地点的最新天文资料，进行了计算。所获得的结果可以解释所有粒子宇宙线光谱的主要特征，包括“膝盖”。这一结论的基本前提是，在给定信噪比下，加速CR的能量与爆炸的动能成正比，从而强调了高能爆炸的输入，抑制了低能爆炸对CR总通量的贡献。
2003-03-17 astro-ph
Investigating the 2nd knee: The KASCADE-Grande experiment
KASCADE多探测器装置最近对所谓“第一”膝能量范围内的宇宙射线进行测量的结果（约为100000）。3 PeV）的能量谱表明，在轻初级宇宙射线的能量谱中有一个明显的拐点，重宇宙射线向更高能量的方向逐渐占主导地位。这导致了在大约100 PeV处的重初级的膝状特征的预期。为了研究这一能量区域，卡斯卡德最近在面积上扩展了10倍，成为新的实验卡斯卡德-格兰德。KASCADE的主要结果以及KASCADE-Grande的设置、能力和状态。
2005-08-12 astro-ph
Implications for the Cosmic Ray Spectrum of a Negative Electron Neutrino (Mass)^2
假设电子中微子是一种快子，其|m| =sqrt（-m^2）= 0.5 eV/c^2，这与宇宙射线谱的某些性质是一致的，包括：幂律变化的存在在E = 10^15 eV时，E^-3幂律出现在拐点之后，幂律的另一个变化在E = 10^19 eV处的（“脚踝”），膝盖以上的成分变化，膝盖处的各向异性变化，以及在E = 4 x 10^19 eV以上没有GZK截止。该假说预测，在光谱拐点以上的狭窄能量区域中，宇宙射线中子的通量很大。
1998-12-17 astro-ph
A New Measurement of Cosmic Ray Composition at the Knee
双成像切伦科夫实验（DICE）的设计和操作，使宇宙射线的元素成分测量附近的膝盖的频谱在几个PeV。在这里，我们提出的第一个结果，使用这个实验从测量的平均位置的深度簇射最大值<X_max>，在大气中作为粒子能量的函数。仪器<X_max>阈值附近的值约为0.1 PeV，与之前直接测量的预期一致。在更高的能量下，在高达~5 PeV的成分中几乎没有变化。高于此能量<X_max>比恒定元素组成的预期更深，这意味着膝盖区域以上的整体元素组成变得更轻。这些结果不同意宇宙射线在膝盖以上平均会变重的观点。相反，他们建议过渡到一个质量不同的人口粒子以上5 PeV。
1997-10-15 astro-ph
Are there pulsars in the knee ?
最近的研究结果表明，Monogem Ring超新星遗迹和相关的脉冲星PSR B 0656 +14可能是导致宇宙线能谱中$\sim$ 3 PeV处尖膝形成的“单一源”。我们估算了脉冲星B 0656 +14对PeV区宇宙射线的贡献，得出结论：脉冲星对膝区宇宙射线强度的贡献不超过15%.因此，它不可能是那里的主导源，并且仍然需要SNR。我们还研究了从Monogem环内的区域观察到的广泛的空气簇射强度的峰值的脉冲星的可能性。宇宙射线粒子从这个脉冲星产生的伽马射线通量的估计表明，它可以是所观察到的峰值的来源，如果粒子被限制在SNR在其总年龄的相当一部分。我们还估计了Geminga和Vela星对膝关节宇宙射线的贡献。
2004-08-12 astro-ph
A new multiparametric topological method for determining the primary cosmic ray mass composition in the knee energy region
根据在大气下半部观测水平上获得的广泛空气簇射（EAS）的特征来确定初级宇宙线的质量组成仍然是一个悬而未决的问题。本文提出了一种新的多参数拓扑分析方法，并证明了它对PeV能区初级宇宙射线质量组成的适用性。
2004-10-07 astro-ph
Propagation of High Energy Galactic Cosmic Rays
我们探讨了几个方面有关的银河系起源的高能宇宙射线（CR）的传播（即在范围$E\simeq 10^{15}- 10^{18}$ eV）。特别是，我们详细研究了扩散/漂移的情况下，刚性依赖模型，解释了膝盖的起源和CR光谱的第二个膝盖，以及最近的观察组成和各向异性。此外，带电粒子在高湍流磁场中传播的扩散张量的行为进行了数值确定。我们还研究了CR引起的高能中微子通量，我们表明，CR膝关节的刚性依赖的情况下，减少了大气中微子的背景，从而鼓励寻找天体物理中微子源。在探索了轻子径迹探测通道中的这种效应之后，我们研究了研究较少的"“通道，它被证明对隔离瞬发大气中微子成分特别有效。最后，我们详细考虑了核光致衰变模型作为CR光谱中的膝盖的另一种解释，其中CR原子核由源发射的解体过程中通过周围的光学/UV光子场的传播。在这种情况下，预测组合物在膝盖上变轻，这与在刚性依赖的情况下获得的结果相反。
2004-11-12 astro-ph
Cosmic ray primary mass composition above the knee: deduction from lateral distribution of electrons
在标度理论框架下，分析了簇射涨落对闪烁计数器测量的固定尺寸EAS中电子横向分布形状的影响。根据KASCADE阵列的实验条件，计算了电子均方半径的修正因子。详细讨论了通过分析EAS电子的横向分布来改善初级质量鉴别的可能性。
2008-03-18 astro-ph
Cosmic ray spectrum and anisotropies from the knee to the second knee
我们考虑的情况下，在宇宙射线谱的膝盖是由于从银河系的宇宙射线的逃逸机制从一个占主导地位的横向扩散到一个占主导地位的漂移的变化。我们发现，这种情况下不仅解释了在膝盖和第二膝盖的光谱斜率的变化，但也可以占所观察到的能量依赖的各向异性振幅和相位的第一谐波之间的能量范围内的主要特征$10^{15}$和$10^{18}$ eV。这提供了一个有用的手柄，以区分这种扩散/漂移模型从其他情况下提出的解释膝盖的频谱。
2003-04-25 astro-ph hep-ph
Chacaltaya: towards a solution of the knee ....?
宇宙射线物理学目前正在研究与相当复杂的探测器运行在各种实验条件和大气深度在世界各地。在本文中，我们描述的原因，宇宙射线物理实验在高海拔像查卡尔塔亚是如此重要的解决宇宙物理学中的一些开放的问题。讨论了诸如查卡尔塔亚等高海拔山地实验室在宇宙线物理方面的未来前景。
2001-01-31 astro-ph
The Physics of the Knee in the Cosmic Ray Spectrum
介绍了KASCADE广泛空气簇射实验的最新结果。在简要回顾了实验的现状后，我们报告了强子相互作用模型的测试，并强调了在理解$ E_{knee} ~ 4.10^{15} eV处膝的性质和起源方面所取得的进展。通过分析KASCADE量能器中的μ子和强子触发率以及簇射核中高能强子的全局性质，我们得出结论，QGSJET仍然提供了EAS数据的最佳总体描述，优于DPMJET II-5和neXus 2。进行高统计CORSIKA模拟和应用复杂的展开技术的电子和μ子簇射尺寸分布，我们能够成功地deconvolute的所有粒子的能谱成4个单独的主要质量群（p，He，C，Fe）的能谱。这些初始能量分布均呈现膝状结构，其膝位置的变化表明R ~ 2-3 PV的恒定刚度。
2002-04-12 astro-ph
Cosmic Rays X. The cosmic ray knee and beyond: Diffusive acceleration at oblique shocks
我们的目的是评估宇宙射线在非相对论性扩散激波加速中获得的最大能量和加速率，因为它可以在它们的生命周期中应用于各种天体物理站点，其中存在高度倾斜的激波。我们研究数值（使用蒙特卡罗模拟）的扩散系数对能量增益和加速率的影响，通过测试的磁场的冲击法线的垂直度之间的作用，和垂直交叉场扩散和平行扩散系数的加速率的意义。我们发现（并证明了以前的分析工作-- Jokipii 1987），在高度斜激波中，垂直扩散系数值与平行扩散系数值相比越小，获得的宇宙射线的能量增益越大。当我们估计宇宙射线在合理的天体物理状态下可能获得的能量上限时，要求解释在$10^{15}$ eV和大约$10^{18}$ eV之间的高能宇宙射线谱;解释宇宙射线的方案是由三种不同的来源注入，（a）超新星爆炸到星际介质，（b）红超巨星，（c）沃尔夫-拉叶星，在那里后两者爆炸成超新星前的风。
2006-05-05 astro-ph
High energy cosmic rays, gamma rays and neutrinos from AGN
本文评述了他自1985年以来提出的活动星系核发射高能宇宙射线、γ射线和中微子的模型。进一步讨论宇宙线能谱的膝能现象需要存在一个质量在膝能范围内的重粒子。提出了在皮埃尔俄歇计划中探测这种粒子的一种可能方法。还提出了活动星系核发射的中微子和γ射线的光谱之间的关系。这种关系可以通过高能中微子探测器，如ICECUBE，地中海探测器和可能的皮埃尔俄歇计划进行测试。
2008-02-03 astro-ph
Cosmic Ray Energy Spectra and Mass Composition at the Knee - Recent Results from KASCADE -
本文介绍了KASCADE在膝盖能量范围内测量宇宙射线的实验的最新结果。重点放在能谱的各个质量群作为从一个二维展开应用到重建的电子和截断μ介子数的每个人的EAS。数据显示，在轻原色（p，He，C）的能谱中存在膝状结构，而重原色（A > 20）向更高能量方向的主导性增加。这一基本结果是强大的不确定性的应用相互作用模型QGSJET和SIBYLL的淋浴模拟中使用的数据分析。实验数据和EAS模拟之间观察到的细微差异提供了重要的线索，进一步改进的相互作用模型。这些数据补充了新的限制，全球各向异性的到达方向的CR和点源的上限。基于这些数据，讨论了最大加速度能量与星系扩散/漂移膝模型的鉴别模型的天体物理意义。
2004-10-23 astro-ph
Composition of Primary Cosmic Rays Beyond the ``Knee''from Emulsion Chamber Observations
我们表明，最简单的假设粒子生产的动力学，使我们能够了解强子和光子的流量在山区的高度，以及个别事件的结构。分析需要在光谱中“膝盖”以上的初级宇宙射线的重核成分，其平均质量数为$<A> = 7.3 \pm 0.9$。
1996-02-21 astro-ph hep-ph
A unique mechanism generating the knee and the ankle in the local galactic zone
一个新的，独特的机制占膝盖和脚踝的能量谱的宇宙辐射。银河系磁场的形式和强度、原子核截面随能量的上升趋势、太阳空腔在银河系内的位置以及圆盘的大小等因素的相互作用，产生了单个离子的膝盖和脚踝。这些观测数据对地球上宇宙射线强度的影响取决于对银河体积中宇宙射线轨迹的适当模拟。固体和广泛的个人离子和所有离子的计算和测量的能谱之间的一致性进行了讨论和强调。
2007-01-18 astro-ph
Cosmic Rays I.: The cosmic ray spectrum between 10 TeV and 3 EeV
我发展了一个理论来解释宇宙射线光谱。基本假设是，由于快速对流运动，垂直于磁场的自由平均路径与能量无关，并且具有冲击层厚度的尺度。我使用的基本概念是，高能宇宙射线粒子在沿着恒星风传播的超新星激波中被加速。讨论给出了一个膝能表达式，并由此提出了超新星爆炸的机械能、角动量和磁场介导的引力势能的物理来源。膝盖以下的光谱为$E^{-8/3}$。在拐点处，粒子根据它们的电荷以粒子能量分离。膝关节以外的频谱非常接近$E^{-3}$。在随后的两篇论文（Stanev，Biermann，Gaisser，1992年预印本; Rachen，Stanev，Biermann，1992年预印本）中，该理论已成功地与空气簇射数据进行了检验。
1993-01-15 astro-ph
Cosmic Rays Above the Second Knee from Clusters of Galaxies and Associated High-Energy Neutrino Emission
星系团中的吸积和合并激波是高能质子的潜在加速器，它们可以通过pp与团内气体的相互作用产生高能中微子。我们讨论了在第二膝约10^17.5 eV和踝约10^18.5 eV之间的能量范围内，来自团簇激波的质子对观测到的宇宙射线有重要贡献的可能性。PeV以上伴随的累积中微子背景可能会被即将到来的中微子望远镜如IceCube或KM3NeT探测到，这提供了对这种情况的测试以及对集群中宇宙射线约束特性的探测。
2008-10-28 astro-ph hep-ph
Rigidity-dependent cosmic ray energy spectra in the knee region obtained with the GAMMA experiment
本文根据伽玛实验获得的广泛空气簇射（EAS）数据，导出了1-100 PeV能量范围内初级宇宙射线的能谱和元素组成。在SIBYLL2.1和QGSJET 01相互作用模型的框架下，基于幂律初级能谱与刚度相关的假设，采用EAS逆方法重建了初级能谱。用SIBYLL相互作用模型得到的原始H、He、类O和类Fe核的能谱与气球和卫星数据外推到~1 PeV能量的结果一致。从QGSJET模型得到的能谱显示在膝盖区域的主要质子组成。每种相互作用模型的一次能谱的刚度相关膝关节特征显示在以下刚度：~2.5+/-0.2 PV（SIBYLL）和~3.1-4.2 PV（QGSJET）。所有的结果得出考虑到检测器的响应，重建的EAS参数的不确定性，和波动的EAS发展。
2007-04-24 astro-ph
Inhomogeneous extragalactic magnetic fields and the second knee in the cosmic ray spectrum
各种实验表明，在宇宙射线谱中，在能量E=3.10^{17} eV附近存在第二个拐点。这个特征可能是银河系成分结束和河外成分出现的标志，只要后者在低能量时切断。最近的分析计算表明，这种截止可能是河外磁场存在的结果：低能质子在河外磁场上扩散，在给定的时间内无法到达观测者。利用一种新的半解析传播程序，研究了非均匀磁场对磁层的影响。结果表明，在体平均磁场一定的情况下<B>，低能截止的幅度主要由大尺度结构分布的空洞中的磁场强度控制。
2008-01-04 astro-ph
The nature of the 'knee' in the cosmic ray energy spectrum
鉴于最近的发展，注意力再次指向两个方面的众所周知的“膝盖”在宇宙射线能谱在3 PeV：质量的主要粒子在这个能量和他们的来源。在这样一个主题中，思想和结论的发展是不可避免的。早些时候，我们使用了一个特定的加速模型和本地ISM的性质来推断粒子主要是氧核。最初没有确定具体来源。然而，最近我们已经确定Monogem Ring超新星遗迹（SNR）为可能的来源;这是在正确的距离和年龄，能量是合理的。关于膝关节处的质量组成，一个更难确定的量，最近的直接测量，延伸到比迄今为止更高的能量，显示出He核在10^4 GeV/核子以上的光谱可能是平坦的，如果外推到更高的能量，这种平坦将符合膝关节区域的测量光谱。其他细胞核则没有这种特征。膝盖区域的氦核也与KASCADE EAS数据略有一致，尽管该实验中EAS质量估计存在严重问题。关于加速度，最近的模型应用于Monogem环SNR允许一个令人满意的解释，无论是氧或氦，但后者是一个独特的可能性，也许更有可能。
2005-10-24 astro-ph
Cosmic-ray knee and diffuse gamma, e+ and pbar fluxes from collisions of cosmic rays with dark matter
在具有额外维度的模型中，引力的基本尺度M_D可以是TeV量级。在这种情况下，能量为E的宇宙质子与暗物质粒子χ之间的相互作用截面将随着质心能量\sqrt{2m_χE}高于M_D的能量E而快速增长，当能量E \approx为10^9 GeV时，它可能达到1 mbarn。我们表明，这些引力介导的过程会打破质子，并产生粒子/反粒子的扩散通量，同时用初始质子能量的一小部分提高χ。我们发现，预期的横截面和暗物质密度是不足以产生一个可观察到的不对称性的最具活力的（河外）宇宙射线的流量。然而，我们建议，未抑制的TeV相互作用可能是在银河系宇宙射线的光谱中观察到的膝盖的起源。膝关节将出现在暗物质粒子与被\muG磁场捕获在星系中的宇宙质子相互作用的能量阈值处，这意味着次级反粒子和TeV伽马射线的明确通量。
2008-11-11 astro-ph hep-ph
Acceleration of Particles by Oblique Shocks and Cosmic Ray Spectra around the Knee Region
在超新星遗迹激波以不同角度穿越环境磁场的假设下，我们研究了一阶费米加速度。这些斜激波比平行激波更有效地加速粒子，并提高粒子可获得的最大能量。初级宇宙射线光谱强烈依赖于这些能量。我们还考虑了注入效率和光谱指数对结晶度的依赖性。当指数和绝对通量在$10^{12}$ eV的六个核集团从气球上的数据，每个能谱发展一个光滑的刚度依赖的膝盖结构。所得的总光谱也表现出类似的行为，并适合与地面实验数据高达几个$10^{17}$ eV。它示出，以及化学成分的变化显着从轻到重的核作为粒子的能量超过膝盖区域。其他预测曲线与实验数据进行了比较，他们再现得相当好。
2002-10-01 astro-ph
A Measurement of the Cosmic Ray Spectrum and Composition at the Knee
利用CASA-BLANCA探测器研究了能量介于$3\times 10^{14}$和$3\times10^{16}\unit{eV}$之间的宇宙射线的能谱和初级成分。CASA测量了空气簇射的带电粒子分布，而BLANCA测量了切伦科夫光的横向分布。使用CORSIKA空气簇射模拟加上四个不同的强子相互作用代码的预测的数据进行解释。BLANCA测量的宇宙射线的微分通量在2- 3 PeV范围内显示出一个膝关节，其宽度约为初级能量的0.5十倍。膝以下和膝以上的微分通量的幂律指数是$-2.72\pm0.02$和$ -2.95\pm0.02$。我们提出我们的数据作为一个平均的簇射最大深度和平均核质量。使用四种元素的多组分拟合显示出相同的组成趋势给出的平均量，也表明QGSJET和VENUS是首选的强子相互作用模型。我们发现，最初的混合组合物变轻之间的1和3 PeV，然后变得更重，随着能量的增加超过3 PeV。
2000-06-22 astro-ph
Extra-galactic magnetic fields and the second knee in the cosmic-ray spectrum
最近的工作表明，宇宙射线谱可能主要由银河系源高达~10^{17.5} eV，并由银河系外的组成部分，如果后者在跃迁能量以下截止。这里的结果表明，在这个框架中，这个截止值可以解释为河外磁场的特征，它具有相等的平均强度B和相干长度l_c，使得B \sqrt{l_c} ~ 2-3.10^{-10} G.Mpc^{1/2}，假设l_c < r_L（拉莫尔半径为10^{17} eV），并且连续发射源的密度为10^{-5}/Mpc ^{3}。当从源到探测器的扩散传播时间大于宇宙的年龄时，银河系外的通量被抑制在10^{17} eV以下。
2005-04-04 astro-ph
Massive relic neutrinos in the galactic halo and the knee in the cosmic ray spectrum
尽管许多人努力寻找合理的解释，但宇宙射线光谱中能量约为10**15.5 eV的“膝盖”的起源仍然是个谜。在这封信中，我们认为“膝盖”可能是由于宇宙射线与星系晕中的大质量中微子相互作用产生的类似GZK的效应。简单的运动学将“膝盖”的位置与中微子的质量联系起来，虽然所需的相互作用截面大于标准模型预测的截面，但它可以通过一个小的中微子磁偶极矩来容纳。从现有的实验数据的分析得到的中微子参数的值与目前的实验室界限是兼容的。
2001-12-07 astro-ph hep-ph
Rigidity dependent knee and cosmic ray induced high energy neutrino fluxes
宇宙射线谱的拐点取决于粒子的刚性，这种情况通常预示着宇宙射线的成分在拐点以上变得更重，并且每个单独的核成分的谱斜率的变化比在总谱中观察到的变化（$Δα\simeq 0.3$）更陡。我们表明，这意味着非常高的能量（$E_ν>10^{14}$ eV）的宇宙射线击中大气层或碰撞与银河系中的星际介质产生的扩散中微子通量将被显着抑制，使他们的检测更难，但也减少了其他（更具挑战性的）天体物理中微子源的搜索背景。
2003-06-30 astro-ph hep-ph
On the scent of the knee - air shower measurements with KASCADE
利用KASCADE实验测得的数据对大范围的空气簇射进行了详细的研究。结果允许评估强子相互作用模型，用于模拟解释空气簇射数据。重建了宇宙射线的全粒子谱及其质量组成，以及元素组的单个谱。结果表明，全粒子宇宙线能谱的拐点是由单个元素群的刚性截断引起的。
2002-01-08 astro-ph
The end of the galactic cosmic-ray energy spectrum - a phenomenological view
本文提出了宇宙射线全粒子能谱中的两种结构，即4PeV处的拐点和400 PeV附近的第二个拐点，并将直接测量和间接测量结合起来，用一个唯象模型--多性腺模型来解释。在这种方法中，膝关节是由从4.5 PeV的质子开始的单个元素的通量的连续截止引起的。第二个拐点被解释为周期表中稳定原子核的终点。为了检验这个模型的一些关键特征，我们在基于宇宙射线扩散模型和银河系中带电粒子轨迹直接模拟的综合方法框架内，计算了能量从10^14到10^19 eV的宇宙射线能谱和传播路径长度。
2005-07-31 astro-ph
Turbulent diffusion and drift in galactic magnetic fields and the explanation of the knee in the cosmic ray spectrum
我们重新考虑了宇宙射线谱中的拐点被解释为由于从银河系中的宇宙射线的逃逸机制从横向扩散为主的一个漂移为主的一个变化的情况。我们解决的扩散方程采用现实的银河场模型，并使用扩散系数适合强湍流（与柯尔莫哥洛夫波动谱）和符合假设的磁场。我们表明，适当地考虑到这些影响，导致一个自然的解释膝盖的频谱，并预测向一个更重的组成膝盖以上的过渡。
2002-12-17 astro-ph hep-ph
Contribution of nuclei accelerated by gamma-ray pulsars to cosmic rays in the Galaxy
我们认为银河系中的伽马射线双星可能是宇宙射线的来源，在$10^{15}$-$10^{16}$ eV处观测到的宇宙射线谱中的"膝盖"以上。我们认为，铁核可能在外能隙中被加速，然后在外能隙的非热辐射场中发生部分光致衰变。结果，质子、中子和幸存的较重原子核被注入膨胀的超新星遗迹。我们计算了从超新星遗迹逃逸到星际介质中的原子核的光谱，同时考虑了观测到的射电天体的数量。我们的计算，其中包括一个现实的模型，加速和传播的脉冲星磁层和超新星遗迹的核，预测重核直接加速的伽马射线加速器可以贡献约20%的膝关节区域观测到的宇宙射线。最近的观测表明，重核对宇宙射线谱在膝关节处的这种贡献可以随着能量的增加而显着增加$<\ln A>$的平均值。
2001-03-11 astro-ph
Air Shower Measurements in the Primary Energy Range from PeV to EeV
最近对几个PeV的所谓拐点能量范围内的宇宙射线进行精密测量的先进实验结果表明，在轻初级宇宙射线的能谱中有一个明显的拐点，重宇宙射线在更高能量方面越来越占主导地位。这导致了在大约100 PeV处的重初级的膝状特征的预期。为了详细研究这一能量区域，正在或将要设计几个新的实验。
2006-10-23 astro-ph
