Measurement of horizontal air showers with the Auger Engineering Radio Array
位于阿根廷皮埃尔·俄歇天文台的俄歇工程无线电阵列（AERA）测量了30-80 MHz频率范围内广泛空气簇射的无线电发射。AERA由分布在17公里$^2$上的150多个天线站组成。AERA与俄歇表面探测器、荧光探测器和地下μ介子探测器（AMIGA）一起，能够以混合探测模式测量能量超过10 $^{17}$ eV的宇宙射线。AERA最适合探测$^{\circ}$天顶距的空气簇射，但是，使用俄歇表面阵列重建水平空气簇射，也可以测量非常倾斜的簇射。在这篇文章中，将介绍在天顶距范围从62 $^{\circ}$到80 $^{\circ}$的AERA数据的分析。CoREAS模拟预测，水平空气簇射的无线电发射足迹为几公里$^2$，这一点现已得到AERA测量的证实。这可能会导致无线电为基础的组成测量和能量测定的水平簇射在未来和中微子诱导簇射的无线电探测是可能的。
2016-09-18 astro-ph.HE astro-ph.IM
Cosmic-ray measurements with an array of Cherenkov telescopes using reconstruction of longitudinal profiles of air showers
提出了一种利用切伦科夫望远镜重建簇射电子纵剖面的方法。我们展示了如何由望远镜阵列收集的切伦科夫光可以转化为作为大气深度的函数的电子数。该方法是使用空气簇射和简化的望远镜模拟验证。重建的深度，其中簇射有最大数量的电子（$\mathrm{X_{max}}$）打开的可能性，宇宙射线成分的研究与切伦科夫望远镜的能量范围从10到100 TeV。在$\mathrm{X_{max}}$重建中获得小于16 $\mathrm{g/cm^{2}}$的分辨率。
2022-09-08 astro-ph.HE astro-ph.IM
Angular distribution of extensive air showers by TEL array under GELATICA experiment
广泛的空气簇射（EAS）的到达方向分布的研究，通过一个4探测器安装在Telavi（TEL阵列），这是一个节点的GELATICA网络在格鲁吉亚。采用大气球层模型内的EAS到达天顶角分布和阵雨随空气路径的指数吸收的描述。结果表明，天顶角上截止边界的变化允许一个稳定的估计簇射吸收路径。
2020-06-11 astro-ph.HE astro-ph.IM
Machine learning driven reconstruction of cosmic-ray air showers for next generation radio arrays
针对下一代射电阵列，本文提出用图神经网络重建宇宙射线簇射参数（方向、核心、能量、Xmax），基于CoREAS模拟库训练，为IceCube-Gen2等提供可扩展方案。
2025-07-09 astro-ph.HE astro-ph.IM
Vertical Array in Space for Horizontal Air-Showers
我们认为保证物理水平（强子）的空气淋浴，HAS，发展在高海拔（几十公里）。它们的形态和信息轨迹不同于垂直的。数百公里长的HAS经常被地磁场分裂成一个长的（扇形）淋浴，带有双螺旋尾巴。水平的扇形气簇射只有在南北极才是切向和水平的。在不同的纬度，这些簇射面被地磁场转向和倾斜。特别是在磁赤道这样的切线水平东西空气簇射弯曲，并发展成一个垂直的风扇空气簇射，很容易检测到的垂直阵列检测器（重力悬挂元件）。这种“美杜莎”阵列可能由充气的漂浮气球链组成。轻气体浮在水面上，它充当粒子的量热计，同时部分支撑探测器的重量。垂直悬挂的链条和橡胶圈气球（其内部可能记录了切伦科夫光）揭示了交叉电子对的束。这样一个阵列最好和最便宜的原型可能是装在普通气球上追踪地球大气边缘向上和切向的强子空气簇射。这些阵列结构可以揭示分裂簇射特征。更好地揭示了构图的本质。就在地球的地平线之外，有令人兴奋的，但更罕见的，向上的空气簇射的来源：新的UHE Tau空气簇射天文学起源于地球内的EeVs tau中微子信号掠过土壤并形成UHE Tau，后来在飞行中衰减。因此，赤道的水平空气簇射可以显示强子水平孪生分裂的性质，它的组成以及第一个预期的UHE中微子天文学。
2009-10-15 astro-ph.HE astro-ph.IM
Measurement of the cosmic-ray energy spectrum above $10^{16}$ eV with the LOFAR Radboud Air Shower Array
详细介绍了用LOFAR Radboud气簇阵（LORA）测量的大范围气簇的能量重建。LORA是一个位于荷兰LOFAR射电望远镜中心的粒子探测器阵列。这项工作的目的是提供一个准确的和独立的能量测量的空气簇射测量通过其无线电信号与LOFAR天线。使用测量的簇射大小和从空气簇射模拟获得的宇宙射线能量之间的参数化关系进行能量重建。为了说明LORA的能力，全粒子宇宙射线能谱已被重建，假设宇宙射线仅由能量范围在$\sim2\times10^{16}$和$2\times10^{18}$ eV之间的质子或铁核组成。结果是兼容的文献值和不断变化的质量组成的过渡区从银河系到河外起源的宇宙射线。
2015-07-01 astro-ph.HE astro-ph.IM
Digital Radio Arrays for the Detection of Air Showers Initiated by Ultra-High-Energy Particles (Epiphany 2022)
数字无线电阵列已经成为测量能量在100 PeV左右和以上的空气簇射的有效工具。与光学技术相比，无线电技术不限于晴朗的夜晚。由于计算分析技术的最新进展，无线电阵列可以提供同样准确的测量能量和簇射最大值的深度。独立的无线电阵列提供了一种经济的方法来实现巨大的孔径，例如，用于寻找超高能中微子，但仍需要大规模的技术演示。结合无线电天线和粒子探测器的混合阵列已经开始在假定的银河系到河外过渡的能量范围内为宇宙射线物理学做出贡献。特别是，无线电和μ子探测器的组合可以为宇宙射线的质量组成铺平前所未有的准确性。这篇论文回顾了无线电技术的最新发展，并重点介绍了选定的运行和计划中的天线阵列，如GCOS，GRAND，SKA，Pierre Auger天文台的AugerPrime升级和IceCube-Gen 2。
2022-04-26 astro-ph.HE astro-ph.IM
Enhancing the cosmic-ray mass sensitivity of air-shower arrays by combining radio and muon detectors
空气簇射的μ子和电磁成分对初级宇宙粒子的质量很敏感。这些成分的大小可以用地面上的粒子探测器来测量，电磁成分也可以通过其在大气中的无线电发射来间接测量。对于非常倾斜的簇射，电磁粒子不会到达地面。相反，大气对无线电辐射是透明的，其在地面上的足迹随着天顶角的增加而增加。因此，无线电技术提供了一个可靠的检测在整个范围内的天顶角，特别是倾斜阵雨。在这项工作中，结合的无线电发射的介子的质量灵敏度进行了研究的情况下，使用CORSIKA蒙特卡罗模拟的EeV的能量范围内的阵雨的皮埃尔俄歇天文台的网站。它示出，无线电μ子组合具有优越的质量分离能力，特别是倾斜的淋浴，相比，建立质量可观的，如μ子和电子的组合或淋浴最大值Xmax。精确测量超高能宇宙射线的能量依赖质量组成对于了解其仍然未知的起源至关重要。因此，μ介子和无线电探测器的组合可以提高未来空气簇射阵列的科学性能，并为现有阵列提供一个有希望的升级选择。
2019-05-04 astro-ph.HE astro-ph.IM
Status of the IceTop air shower array at the South Pole
冰顶空气簇射阵列是冰立方中微子天文台位于南极的表面组件。IceTop和IceCube的结合提供了一种新的强大工具，通过探测与地下深处探测器中的μ子束重合的地表电磁分量，来测量能量范围在约300 TeV和1 EeV之间的宇宙射线成分。本文将概述探测器的现状，并将介绍第一批物理结果。
2012-02-13 astro-ph.HE astro-ph.IM
Status of air-shower measurements with sparse radio arrays (ARENA 2016)
假设读者已经熟悉宇宙线空气簇射的原理，本论文摘要给出了宇宙线空气簇射的无线电技术的现状和未决问题。它包括了本次会议上没有出现的选定实验的最新结果，例如，LOPES和TREND。目前的无线电阵列，如AERA或通卡-雷克斯，已经证明，在合理的成本下，天线间距为200米的情况下，可以对几平方公里的区域进行测量。对于初级粒子的能量，这种稀疏的天线阵列已经可以在绝对精度上与其他精确技术竞争，例如空气荧光或空气切伦科夫光的检测。随着天线校准的进一步改进，无线电检测可能变得更加准确。对于簇射最大值的大气深度Xmax，目前只有密集阵列LOFAR具有与荧光技术相似的精度，但Xmax的射电测量的分析方法仍在开发中。此外，无线电和μ子测量的结合预计将提高质量组成的准确性，这种全天候的记录并不像光探测方法那样局限于晴朗的夜晚。因此，无线电天线将是一个有价值的附加任何空气淋浴阵列的目标是超过100 PeV的能量范围。
2017-01-31 astro-ph.HE astro-ph.IM
Prospects for joint reconstruction of imaging air Cherenkov Telescope array and extensive air shower array
本文提出结合LHAASO的缪子探测器与八台IACT进行联合重建，利用缪子探测器的高背景抑制能力，在10 TeV以上将灵敏度提升25%-60%，尤其利于延展源观测。
2024-09-20 astro-ph.HE astro-ph.IM
The Auger Engineering Radio Array and multi-hybrid cosmic ray detection (TAUP 2015)
俄歇工程射电阵列（AERA）旨在探测高能宇宙射线引起的空气簇射。作为皮埃尔·俄歇天文台的延伸，它测量粒子探测器、荧光望远镜以及俄歇μ子和地面阵列填充物的μ子放大器的补充信息。AERA对大范围空气簇射的所有基本参数都很敏感，如到达方向、能量和簇射最大深度。由于无线电发射纯粹是由簇射的电磁分量引起的，与AMIGA μ子计数器结合使用，如果与AMIGA μ子计数探测器结合使用，AERA非常适合单独测量簇射中的电子和μ子。除了簇射最大值的深度之外，电子数和μ子数的比值也是一次粒子质量的量度。
2017-05-30 astro-ph.HE astro-ph.IM
Search for PeVatrons at the Galactic Center using a radio air-shower array at the South Pole
南极是冰立方中微子天文台的所在地，它对银河系中心有一个完整的、全天候的曝光。因此，它是寻找来自银河系中心的PeV能量的伽马射线的理想位置。然而，由于银河系中心海拔较低，使用宇宙射线粒子探测器很难探测到这些伽马射线引发的空气簇射。在这种情况下，使用天线来测量这些空气簇射的无线电足迹将有所帮助，并将允许24/7的操作时间。到目前为止，无线电技术只探测到能量远高于10 PeV的空气簇射。因此，为了探测PeV能量的伽马射线簇射，必须降低能量阈值。这可以通过优化频带以获得更高水平的信噪比来实现。通过这种方法，可以在南极测量具有高倾角的PeV伽马射线簇射。
2021-05-28 astro-ph.HE astro-ph.IM
Overview on the Tunka-Rex antenna array for cosmic-ray air showers (ICRC 2017)
通卡-雷克斯是一个$3\,$ km的$^2$大型天线阵，用于西伯利亚靠近贝加尔湖的TAIGA天文台的宇宙射线空气簇射。2016年秋季，通卡-雷克斯已经扩展到总共63个站，每个站都配备了SALLA天线，用于在$30-80\,$ MHz频段内运行的两个极化方向。所有的天线站都由现场的其他宇宙射线探测器触发，即，通卡-雷克斯与通卡-格兰德闪烁探测器阵列同时运行，并在晴朗的夜晚与通卡-133非成像空气-切伦科夫阵列同时运行。与以前的测量相比，白天和恶劣天气的触发使年暴露量增加了一个数量级，预计更高密度的天线将提高准确性-特别是宇宙射线质量组成。除了通卡-雷克斯的地位和潜力的概述最近发表的结果将被提交：通过比较无线电和空气切伦科夫信号相同的空气阵雨，通卡-雷克斯精度最重要的淋浴参数已被确定。方向精度约为$1^\circ$，对于高质量事件，簇射极大值深度精度$X_\mathrm{max}$优于$40\,$ g/cm $^2$，能量精度优于$15\,\%$。当使用Tunka-133测量的簇射几何形状时，甚至可以仅使用单个天线站来粗略估计簇射能量和$X_\mathrm{max}$。此外，通过使用完全相同的外部校准源的天线在LOPES实验中，我们已经表明，不同的空气簇射阵列的绝对能量尺度可以相互比较在$10\,\%$精度。因此，Tunka-Rex将提高TAIGA对能量高于$0.1\,$ EeV的宇宙…
2017-08-02 astro-ph.HE astro-ph.IM
Measuring extensive air showers with Cherenkov light detectors of the Yakutsk array: The energy spectrum of cosmic rays
利用雅库茨克阵列的空气切伦科夫光探测器研究了10^15 eV ~ 6*10^19 eV范围内的宇宙射线能谱。大气中广泛的空气簇射的相对论性电子（包括正电子）产生的光子的总通量被用作初始粒子引发簇射的能量估计。根据先前的测量结果，所得到的宇宙射线的微分通量分别在能量为3*10^15 eV和~10^19 eV处表现出膝盖和脚踝的特征。比较观测数据与模拟的膝盖和脚踝地区，以选择模型的银河系和河外成分的宇宙射线更好地描述测量的能谱。
2009-02-06 astro-ph.HE astro-ph.IM
Upgrading and testing the 3D reconstruction of gamma-ray air showers as observed with an array of Imaging Atmospheric Cherenkov telescopes
成像大气切伦科夫望远镜的立体阵列允许在3维中重建伽马射线诱导的簇射，这提供了几个优点：直接获得空间中的簇射参数和直接测量入射能量的量热。此外，考虑到同一阵雨的不同图像之间的相关性。最近在H.E.S.S.的框架内实现了一种基于电磁簇射的简单3D模型的分析方法。实验在本文中，该方法是完成了一个额外的质量标准，它减少了约2倍的扩展源的情况下的背景污染，同时保持伽马射线效率在一个高水平。另一方面，2006年7月耀变体PKS 2155-304的剧烈耀斑，提供了H.E.S.S.几乎纯伽马射线样品的数据，提供了一个独特的机会，精度测试的三维重建方法以及H.E.S.S.校准中使用的模拟。所有3D淋浴参数的分布数据和模拟之间的协议在百分之几的水平。
2009-05-04 astro-ph.HE astro-ph.IM
Radio detection of Extensive Air Showers (ECRS 2016)
宇宙射线空气簇射的主要由地磁产生的无线电发射的探测提供了空气切伦科夫和空气荧光探测的替代方案，因为它不限于晴朗的夜晚。像这些已建立的方法一样，无线电信号对量热能量和电磁簇射分量的最大值的位置敏感。这使得天线阵列成为粒子探测器阵列的理想延伸，其能量超过初级宇宙射线粒子的阈值约100 PeV。在过去的几年里，宇宙射线空气簇射的数字无线电技术再次取得了重大进展，现在有一个一致的图像，由几次测量证实的发射机制。AERA和Tunka-Rex天线阵列的最新结果证实，簇射能量的绝对准确性与其他探测技术一样好。此外，对无线电信号簇射最大值的敏感性已经在通卡-雷克斯的空气切伦科夫测量的直接比较中得到证实。密集天线阵列LOFAR在宇宙射线质量组成的准确性方面已经可以与现有技术相媲美。在未来，新一代的无线电实验可能会推动这一领域的发展：要么为倾斜的宇宙射线或中微子簇射提供极大的曝光量，要么像澳大利亚的SKA核心那样，提供极其详细的测量。
2017-01-19 astro-ph.HE astro-ph.IM
The NEVOD-EAS air-shower array
NEVOD实验综合体包括几种不同的装置，用于研究能量范围从10^10到10^18 eV的广泛空气簇射（EAS）的各种成分。用于探测EAS电子-光子成分的NEVOD-EAS阵列于2018年开始采集数据。这是一个闪烁探测器的分布式系统，安装面积约为10^4平方米。该阵列的一个显著特点是其探测单元的不同高度布局的集群组织。NEVOD-EAS阵列的主要目标是获得由实验复杂NEVOD的各种探测器测量的事件的初级粒子能量的估计。本文介绍了NEVOD-EAS阵列的设计、工作原理和数据处理。事件选择的标准和EAS参数重建的模拟事件上获得的精度进行了讨论。在半年的操作过程中获得的实验数据的初步分析的结果。
2021-09-15 astro-ph.HE astro-ph.IM
Status of the Yakutsk air shower array and future plans
雅库茨克广泛空气簇射阵列已连续运行了50多年（自1970年以来），直到最近，它一直是世界上最大的地面仪器之一，旨在研究超高能领域的宇宙射线的特性。在这份报告中，我们讨论了最近在阵列获得的结果-宇宙射线能谱，质量组成和方向各向异性-以及它们如何适应世界数据。特别注意的是广泛的空气簇射的μ子分量的测量。本文还简要地评述了冲击波作用下粒子加速的理论结果。未来的科学和工程计划的阵列现代化进行了讨论。
2021-07-15 astro-ph.HE astro-ph.IM
Air Shower Detection by Arrays of Radio Antennas (ISVHECRI 2018)
天线阵列正开始对高能天体粒子物理学作出重要贡献，最近在空气簇射的无线电技术方面取得的进展为这种贡献提供了支持。这篇文章更新了我在Prog.部分核物理93（2017）1 [arXiv：1607.08781]。它侧重于目前和计划中的大气粒子级联无线电阵列，并简要提到一些在其他介质，如冰的发展原型实验。虽然成为今天宇宙射线核的标准技术，但在未来，无线电探测可能会推动PeV和EeV能量的所有类型的初级信使的领域，包括光子和中微子。在宇宙射线物理学中，除了高统计数据外，精确度也变得越来越重要。各种天线阵列已经证明，它们可以与传统技术在到达方向，能量和簇射最大值位置的准确性上竞争。将天线和粒子探测器组合在一个阵列中，是以较低的额外成本提高高能宇宙射线总体精度的直接方法。特别是无线电和μ子探测器的组合不仅可以提高宇宙射线质量组成的准确性，而且还可以增加γ-强子分离并促进PeV和EeV光子的搜索。最后，无线电技术可以扩展到大面积，为超高能中微子天文学提供所需的巨大孔径。
2018-11-05 astro-ph.HE astro-ph.IM
Air shower registration algorithm and mathematical processing of showers with radio signal at the Yakutsk array
本文介绍了在雅库茨克广泛的空气簇射阵列的空气簇射无线电发射在32兆赫的频率注册的技术和方法。在这个阶段，发射登记涉及两组天线，它们之间的距离是500米。一组涉及8个天线，第二组涉及4个天线。这些天线是垂直交叉的偶极子，辐射方向图为南北、东西，高出地面1.5米。每一组天线都连接到一台工业PC。注册需要两个触发器之一。第一触发由雅库茨克阵列的闪烁探测器产生。闪烁探测器覆盖面积为12平方公里，记录到能量超过10^17 eV的空气簇射。第二个触发器由小切伦科夫阵列产生，覆盖面积为1平方公里，记录了能量为10^15 - 5*10^17 eV的空气簇射。小型切伦科夫阵列是雅库茨克阵列的一部分，涉及位于50，100，250米距离的切伦科夫探测器。对于进一步的选择，我们使用附加标准，无线电脉冲必须定位在与第一和第二触发器上的延迟时间相对应的区域中。文中还介绍了风淋选择的算法和程序流程图，并作了进一步的分析。该方法记录了能量为10^16 - 10^19 eV的EAS无线电发射。通过绝对校准，将所有天线的幅度转换为单个值。绘制了空气簇射射电辐射与天顶距和簇射能量的关系曲线。
2013-09-27 astro-ph.IM
Autonomous radiodetection of air showers with the TREND50 antenna array
TREND 50是一个无线电探测装置，由50个自触发天线组成，工作频率在50- 100 MHz，部署在中国天山的无线电安静山谷。TREND 50实现了其目标：自主无线电探测和识别空气簇射。由于采用了专门的离线选择算法，在该装置运行的前两年（2011年和2012年）的314个实时数据日期间记录的$7\cdot10^8$瞬态无线电信号中确实选择了564个空气簇射候选者。该事件率以及候选到达方向的分布与根据模拟从宇宙射线诱导的空气簇射所预期的一致，假设背景事件对最终样品的额外$\sim$ 20%污染。该结果是以降低的空气簇射检测效率为代价获得的，估计为$\sim$ 3%。这种低效率主要是由于设置的大量死区时间。这一结果为GRAND项目的第一阶段GRANDProto 35实验铺平了道路。
2019-03-27 astro-ph.HE astro-ph.IM
Radio emission of air showers with extremely high energy measured by the Yakutsk radio array
雅库茨克阵列被设计用于研究能量为10 $^{15}$ -10 $^{20}$ eV的宇宙射线。它由几个独立的阵列，登记带电粒子，μ子与能量E $\geq$ 1 GeV，切伦科夫光和无线电发射。本文介绍了雅库茨克射电阵列的技术描述和在30-35 MHz频率上测量能量为$\varepsilon$ $\geq$ 1 $\cdot$ 10 $^{17}$ eV的空气簇射粒子引起的射电辐射所获得的一些初步结果。雅库茨克阵列在1986-1989年（第一组测量）和2009-2014年（新的一组测量）获得的数据。根据所得到的结果，我们确定：横向分布函数（LDF）的空气簇射无线电发射的能量$\geq$ 10 $^{17}$ eV。射电辐射振幅与空气簇射能量的经验关系。通过距簇射轴不同距离处的振幅比确定最大深度。雅库茨克阵列首次记录了来自能量为$>$ 10 $^{19}$ eV的空气簇射的无线电发射，包括雅库茨克阵列记录的能量为$\sim$ 2 $\cdot$ 10 $^{20}$ eV的最高能量簇射。
2017-05-03 astro-ph.IM
A Surface Radio Array for the Enhancement of IceTop and its Science Prospects
在当今时代，空气簇射的无线电探测已经取得了巨大的进展，以有效地提取这些空气簇射的属性。用射电探测方法成功地测量了能量达数百PeV的初级宇宙射线。也有人试图用这种技术观察高能中微子。目前测量宇宙射线空气簇射的射电实验大多在30-80 MHz的频率范围内进行。可以进行操作频带的优化，以使信噪比最大化，该信噪比可以通过与IceTop一起操作的南极处的无线电天线阵列来实现。这样的阵列可以改善用IceTop执行的空气簇射的重建。使用这样一个优化的无线电阵列的前景进行了讨论，用于测量从银河系中心的PeV能量的伽马射线。
2019-07-09 astro-ph.HE astro-ph.IM
Science Potential and Technical Design of the IceCube-Gen2 Surface Array (UHECR 2024)
本文介绍 IceCube-Gen2 地面阵列的设计，用于 PeV-EeV 宇宙线物理，通过闪烁体和无线电天线测量，孔径较 IceCube 增 30 倍，研究质量组成、各向异性及 PeV 光子。
2025-02-27 astro-ph.HE astro-ph.IM
A Monte Carlo template-based analysis for very high definition imaging atmospheric Cherenkov telescopes as applied to the VERITAS telescope array
我们提出了一个复杂的似然重建算法，用于成像切伦科夫望远镜的簇射图像分析。重建算法基于相机像素幅度与基于蒙特卡罗模型的预测的比较。簇射参数由似然函数的最大化确定。作为淋浴适合参数的函数的可能性的最大化使用数值非线性优化技术来执行。CAT和H.E.S.S.已经开发了相关的重建技术。实验，并提供了一个更精确的方向和能量重建的光子诱导簇射相比，第二时刻的相机图像分析。示例显示的性能的分析模拟伽马射线数据从VERITAS阵列。
2015-09-07 astro-ph.HE astro-ph.IM
Plans for a new array of radio antennas for the detection of air showers at the 433m surface-detector array of the Pierre Auger Observatory
本文提出在Pierre Auger Observatory部署新射电天线阵列的设计方案，通过结合地下μ子探测器实现高效射电探测，以联合研究μ子成分与簇射最大深度，从而更准确地确定宇宙射线质量成分。
2025-03-03 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Detection of extensive air showers with the NEVOD-EAS cluster type detector
设计了一种新的簇射阵NEVOD-EAS，用于估算切伦科夫水探测器NEVOD和坐标探测器DECOR（莫斯科，俄罗斯）记录的广泛空气簇射的大小、轴位置和到达方向。2015-2016年，阵列的中心部分部署完毕并开始运行。它包括4个独立的闪烁探测器站群，位于NEVOD-DECOR实验综合体周围，面积约为$10^{4} m^{2}$。本文介绍了对EAS参数重建至关重要的阵列簇的幅度和时间特性的研究结果，以及记录的事件的例子。
2016-12-30 astro-ph.HE astro-ph.IM
Radio Detection of ultra-high-energy Cosmic-Ray Air Showers
本文介绍射电天线探测超高能宇宙射线大气簇射的原理、观测站及近期成果，强调其精度媲美传统技术，并展望其在下一代实验及搜寻光子和中微子中的作用。
2025-02-27 astro-ph.HE astro-ph.IM
Time Calibration of the Radio Air Shower Array LOPES
LOPES是由30个校准偶极天线组成的数字读出天线阵列。它位于卡尔斯鲁厄研究中心的KASCADE-Grande实验场地，测量40至80兆赫频带内宇宙射线空气簇射的无线电发射。LOPES由KASCADE触发，并使用KASCADE重建的簇射轴作为分析无线电脉冲的输入。因此，当所有天线的信号被数字合并以形成进入簇射方向的波束时，LOPES作为干涉仪工作。为了对无线电信号的相干性敏感，需要精确到1 ns量级的精确时间校准。因此，有必要知道每个天线的延迟，这是时间和频率相关的。在分析中进行几次校准测量以纠正这种延迟：通过记录在已知时间发射的测试脉冲，定期测量每个天线的群延迟（大约每年一次）。此外，通过所谓的相位校准方法连续监测延迟：信标（偶极天线）连续发射63.5 MHz和68.1 MHz的两个正弦波。由此，可以在无线电事件的后续分析中将延迟的变化检测为这些频率处的相位的变化。最后，模拟电子器件的色散已被测量，以考虑延迟的频率依赖性。
2009-07-17 astro-ph.HE astro-ph.IM
Radio wavefront of very inclined extensive air-showers: a simulation study for extended and sparse radio arrays
无线电探测正在成为探测宇宙粒子引起的空气簇射的一种既定技术。这在最高能量下尤其如此，其中需要非常大的检测区域。对空气簇射发射的射电波阵面形状的正确描述，可以重建其母粒子的性质。在这篇文章中，我们表明，对于天顶距大于60°的簇射-那些由巨大的无线电阵列探测宇宙粒子引起的广泛的空气簇射的目标-，无线电波前的点源样描述允许约束簇射轴的横向位置在几米之内。接下来，我们证明了重建的点源的纵向位置与引发簇射的宇宙射线的性质相关。有待进一步的系统研究，以确定这一参数的稳健性及其作为宇宙射线组成研究代用指标的有效性。
2022-09-30 astro-ph.IM
Studies of an air-shower imaging system for the detection of ultrahigh-energy neutrinos
我们讨论了小型空气簇射成像系统探测掠地超高能τ中微子的接受度和灵敏度。我们研究的仪器位于山顶上，具有$360^\circ$的方位视场。我们发现，这样一个系统的接受度和灵敏度接近最大，如果它位于地面以上约2公里，具有$5^\circ$的垂直视场，允许重建至少$0.3^\circ$长的空气簇射图像，并具有$10$ m $^2$在任何方向上的有效光收集区域。经过三年的运行，具有这些特征的成像系统实现了$5\times10^{-9}$ GeV cm $^{-2}$ s $^{-1}$ sr $^{-1}$ at $2\times10^8$ GeV的全味中微子通量灵敏度。
2019-05-21 astro-ph.HE astro-ph.IM
GIGAS: a set of microwave sensor arrays to detect molecular bremsstrahlung radiation from extensive air shower
我们提出的GIGAS（千兆赫识别巨型空气簇射）微波无线电传感器阵列的EASIER项目（广泛的空气簇射识别与电子辐射计），部署在皮埃尔俄歇宇宙射线天文台的网站。这些新阵列的目的是探测分子韧致辐射的强度，这种强度是由于大气中超高能宇宙射线相互作用产生的大范围空气簇射的发展而产生的。在设计的设置中，传感器嵌入在皮埃尔·奥杰天文台的表面探测器阵列中，使我们能够使用地面的粒子信号来触发无线电系统。在C波段部署了一系列7个传感器，然后是61个传感器，随后是一系列新的14个更高灵敏度的C波段和L波段传感器。本文描述了这些阵列的设计、操作、校准和对广泛的空气簇射的灵敏度。
2017-10-06 astro-ph.IM
Temporal signatures of the Cherenkov light induced by extensive air showers of cosmic rays detected with the Yakutsk array
我们分析的信号的时间特性从宽视场（WFOV）切伦科夫望远镜（CT）检测广泛的空气簇射（EAS）的宇宙射线（CR）与雅库茨克阵列的表面探测器重合。我们的目的是揭示EAS的测量特性和物理性质之间的因果关系。
2016-04-18 astro-ph.IM
The impact of the air-fluorescence yield on the reconstructed shower parameters of ultra-high energy cosmic rays
准确了解荧光产额及其对大气特性（如压力、温度或湿度）的依赖关系，对于在使用荧光技术的实验中获得宇宙射线初级能量的可靠测量至关重要。在这项工作中，几组荧光产率数据（即绝对值和猝灭参数）进行了描述和比较。一个简单的程序来研究重建的簇射参数（能量和簇射最大深度）作为主要功能的函数的假设的荧光产率的影响已经开发。作为应用，研究了碰撞截面的水汽和温度依赖性对荧光产额的影响及其对重建初始能量和簇射最大深度的影响。
2010-11-03 astro-ph.HE astro-ph.IM
A novel approach for air shower profile reconstruction with dense radio antenna arrays using Information Field Theory
本文提出基于信息场论的新框架，利用密集无线电天线阵列数据高效重建空气簇射纵向轮廓，超越仅恢复Xmax，并验证于LOFAR模拟数据，助力宇宙射线质量组成研究。
2025-08-06 astro-ph.HE astro-ph.IM
The gamma/hadron discriminator $LCm$ in realistic air shower array experiments
本文推广了伽马/强子鉴别变量 $C_k$ 和 $LCm$ 至不同探测器阵列，并评估了闪烁体与水切伦科夫阵列中 $C_k$ 轮廓的鉴别能力。
2023-10-15 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
The Potential of Water-Cherenkov Air Shower Arrays for detecting transient sources of high-energy astrophysical neutrinos
本文研究水切伦科夫空气簇射阵列探测10 GeV至100 TeV高能中微子瞬变源的能力，提出利用站点双面光传感器、信号时间特征与机器学习的方法，并证明其与IceCube及Hyper-Kamiokande等实验具有互补性。
2024-06-13 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
An air shower array for LOFAR: LORA
LOFAR是一种新型射电望远镜，可以探测由极高能宇宙射线引起的空气簇射的射电辐射。它还可以寻找由超高能宇宙射线或中微子引起的月球粒子级联的无线电发射。为了补充无线电探测，我们正在LOFAR核心中直径为$\sim 300$ m的区域内建立一个小型粒子探测器阵列LORA（LOfar Radboud空气簇射阵列）。这将有助于触发和确认LOFAR天线对空气簇射的无线电探测。在本文中，我们对LORA进行了简短的概述并讨论了其现状。
2011-02-04 astro-ph.IM
Reconstructing the cosmic-ray energy from the radio signal measured in one single station
短的无线电脉冲可以从高能宇宙射线和中微子的簇射中测量到。虽然通常需要几个天线站来重建空气簇射的能量，但我们描述了一种新的方法，该方法仅依赖于在一个天线站中测量的无线电信号。利用$80-300$ MHz的宽频带，我们在一个真实的Monte Carlo集上获得了优于15%的统计能量分辨率.该方法是从中微子诱导簇射的无线电信号中重建能量的一个步骤，也是宇宙射线无线电阵列的一个有前途的工具。特别是对于其中空气簇射几何形状由独立检测器提供的混合阵列，该方法即使在稀疏阵列的情况下也提供了对簇射能量的精确处理。
2019-08-21 astro-ph.HE astro-ph.IM
Detecting Radio Emission from Air Showers with LOFAR
LOFAR（低频阵列）是世界上最大的射电望远镜，用于观测10至240 MHz的低频无线电发射。LOFAR除了用作干涉仪阵列外，现在还经常用于通过无线电发射探测宇宙射线引起的空气簇射。位于荷兰的LOFAR核心的天线密度高于任何专门的宇宙射线无线电实验。在$12 \mathrm{km}^2$的一个区域内安装了2300多个天线。它们以前所未有的精度测量空气簇射的无线电发射，因此，为解开导致空气簇射中无线电发射的物理过程提供了绝佳的机会。在进行天文观测的同时，LOFAR由一组粒子探测器触发，记录包含宇宙射线脉冲的时间序列。自2011年6月以来，LOFAR一直在测量宇宙射线。我们提供了第一年数据的结果。
2013-04-03 astro-ph.HE astro-ph.IM
First Air-Shower Measurements with the Prototype Station of the IceCube Surface Enhancement
冰顶是冰立方中微子天文台的表面阵列，由分布在1公里$^2$范围内的162个冰切伦科夫罐组成。除了被用作冰中中微子探测器的否决权外，冰顶还是一个强大的宇宙射线探测器。在未来几年中，IceTop阵列的能力将通过用一系列高架闪烁体面板和无线电天线来增强现有的冰切伦科夫罐来增强。结合不同探测器获得的数据将改善宇宙线能量和初级质量的重建，同时降低能量阈值和增加阵列的孔径。2020年1月，在IceTop站点部署了一个由8个闪烁探测器和3个天线组成的原型站。原型探测器连接到一个数据采集系统，无线电天线的读数是使用来自发射器的信号触发的。这使我们能够定期观察二次空气簇射粒子撞击蒸发器，以及高能空气簇射的无线电发射。在这篇文章中，我们将讨论从原型站在过去的一年中获得的结果，目前的第一个宇宙射线空气淋浴测量与这个原型站，并显示如何与不同的探测器类型的观测相互补充。
2021-07-19 astro-ph.HE astro-ph.IM
On the influence of statistics on the determination of the mean value of the depth of shower maximum for ultra high energy cosmic ray showers
超高能宇宙射线的化学成分仍不确定。皮埃尔·俄歇天文台和HiRes协作组在测量阵雨达到最大发展Xmax时的平均值和大气深度波动方面获得的最新结果不一致。通过与空气簇射模拟的比较可以看出，虽然俄歇数据可以解释为能量大于~ 2-3x10^18 eV的重核逐渐跃迁，但HiRes数据与质子占主导地位的组成一致。在参考文献[1]中，有人提出，对俄歇观测到的Xmax平均值与质子期望值的偏差的一种可能的解释，可能源于Xmax分布的近似指数形状所产生的统计偏差，以及作为初级能量函数的事件数的减少。在本文中，我们考虑一个更好的描述的Xmax分布，并表明，可能的偏差在俄歇数据是至少一个数量级小于一个假设指数分布时得到的。因此，我们的结论是俄歇数据的质子预期的偏差是不可能解释这样的统计效应。
2012-07-19 astro-ph.HE astro-ph.IM
Science Case of a Scintillator and Radio Surface Array at IceCube
通过闪烁和无线电探测器的混合阵列对IceCube的表面阵列IceTop进行升级是由丰富的科学案例推动的。该反射器将降低测量空气簇射的阈值至约100 TeV，为中微子测量提供更有效的空气簇射否决权，并由于反射器和冰切伦科夫箱的不同响应而改善电磁和μ子簇射分量的分离。此外，这些消雪器将能够校准和补偿IceTop上方积雪的影响。无线电天线将提供电磁簇射分量的量热测量和对簇射最大值的直接灵敏度。因此，将冰中和表面上现有的冰-切伦科夫探测器与表面上新的闪烁和无线电探测器相结合，将能够在PeV至EeV范围内实现前所未有的事件质量分类精度。这将使冰立方成为南半球最精确的高能银河宇宙射线仪器。因此，混合阵列将为冰立方的主要科学案例做出重要贡献，了解宇宙射线的起源。除了宇宙射线科学目标外，混合阵列还为IceCube-Gen 2提供了必要的研发，该产品将具有更大的表面阵列，复杂的定时和通信技术以及高架表面结构。此外，混合阵列将提高对中微子测量的大气背景的理解，并开辟新的科学机会，例如寻找来自银河系中心的PeV伽马射线和质量相关的各向异性。
2019-08-29 astro-ph.HE astro-ph.IM
HAWC Upgrade with a Sparse Outrigger Array
高海拔水切伦科夫（HAWC）高能伽马射线观测站最近在墨西哥中部的Sierra Negra火山斜坡上完成。HAWC由300个水切伦科夫探测器组成，每个探测器包含180 m2 $^3$超纯水，覆盖总表面积为20，000 m2 $^2$。它探测和重建能量范围在100 GeV到100 TeV的宇宙射线和伽马射线簇射。最高能量伽马的HAWC触发器达到10 $^5$ m $^2$的有效面积，但它们中的许多被很差地重建，因为簇射核落在阵列之外。可以用小水切伦科夫探测器的稀疏支腿阵列来进行升级，该升级将10 TeV以上的良好重建的簇射的当前分数增加3-4倍，该稀疏支腿阵列精确定位核心位置，并且由此提高重建簇射的角分辨率。这样的支腿阵列将是大约200个2.5 m $^3$的小型水切伦科夫探测器，放置在比HAWC大四倍的区域上。正在进行详细的模拟以优化布局。
2015-09-14 astro-ph.HE astro-ph.IM
HAWC High Energy Upgrade with a Sparse Outrigger Array
高海拔水切伦科夫（HAWC）伽马射线观测站由300个水切伦科夫探测器组成，自2015年3月以来一直在墨西哥中部全面运行。它探测到TeV能量范围内的宇宙射线和伽马射线簇射。对于多TeV的能量，簇射重建，因此检测器的性能受到阵列内簇射的部分容纳的影响。为了提高在最高能量下的灵敏度，HAWC正在升级一个支腿阵列。它由350个小得多的切伦科夫水探测器组成，稀疏地分布在HAWC主阵列周围。这将使仪表化面积增加4-5倍。在这方面的贡献，我们将目前的升级状况，以及模拟结果的预期改进的性能的观测站。
2017-08-14 astro-ph.HE astro-ph.IM
Possibility of Using a Satellite-Based Detector for Recording Cherenkov Light from Ultrahigh-Energy Extensive Air Showers Penetrating into the Ocean Water
我们估计了切伦科夫辐射的反射分量，它是在海洋表面上一次能量为10^20 eV的大范围空气簇射的发展过程中产生的。已经表明，在TUS实验的条件下，在荧光轨迹末端的反射切伦科夫光子的闪光可以在天顶距高达20度的簇射中被识别。
2011-10-13 astro-ph.HE astro-ph.IM
Wide field-of-view Cherenkov telescope for the detection of cosmic rays in coincidence with the Yakutsk extensive air shower array
雅库茨克阵列小组正在开发一种宽视场切伦科夫望远镜，与大面积空气簇射阵列的表面探测器配合使用。目前，具有前端电子设备的反射望远镜的工程原型正在设计，组装和测试，以证明设想仪器的可行性。介绍了原型望远镜的状况和规格，以及现有的用于测量超高能宇宙射线的切伦科夫光探测器阵列的现代化方案。
2014-10-15 astro-ph.IM
Calibration of the NEVOD-EAS array for detection of extensive air showers
本文介绍 NEVOD-EAS 广延大气簇射阵列的校准，结合 Geant4 模拟与实验测量探测器能量响应、时间分辨率、光收集非均匀性及簇射方向重建精度。
2023-06-06 astro-ph.HE astro-ph.IM
Hybrid radio and particle detection of air showers: potential for ultra-high-energy photon identification
Institut d’Astrophysique de Paris, CNRS UMR 7095, Sorbonne Université（巴黎天体物理研究所，CNRS UMR 7095，索邦大学）；ILANCE, CNRS – University of Tokyo International Research Laboratory（ILANCE，CNRS-东京大学国际研究实验室）；Institute for Cosmic Ray Research, University of Tokyo（宇宙线研究所，东京大学）
研究利用混合无线电天线和闪烁体探测器区分超高能宇宙射线和光子引发的倾斜簇射，通过无线电信号均方根和闪烁体能量沉积两个观测量实现有效分离，在GRANDProto300布局下可对0.3-3 EeV能量范围的积分光子通量设置竞争性上限。
2026-06-25 astro-ph.HE astro-ph.IM
On the extension of the sensitive area of an extensive air shower surface array
大范围空气簇射（EAS）的真实位置和重建的核心位置之间的较大距离可能导致EAS参数的较大系统性错误估计。重建的那些EAS的核心位置是在一个表面阵列的边界外（EAS（OEAS）外）的结果在一个大的距离重建的核心位置从真正的一个，特别是当真正的核心是远离阵列。虽然可能没有提到，但OEAS的识别是EAS重建过程中必要且重要的步骤。在本文中，现有的技术进行了优化识别OEAS。同时使用这种技术和最近开发的方法，用于重建EAS的核心位置，可以显着增加表面阵列的敏感区域。
2017-02-25 astro-ph.IM
LORA: A scintillator array for LOFAR to measure extensive air showers
测量高能宇宙射线引起的大范围空气簇射的射电辐射是LOFAR射电望远镜的关键科学项目之一。LOFar Radboud空气簇射阵列（LORA）已安装在荷兰的LOFAR核心。LORA的主要目的是测量空气簇射的特性，并触发LOFAR无线电天线的读出，以记录广泛的空气簇射。描述了闪烁探测器阵列的实验装置及其性能。
2014-08-19 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Exploration of a 100 TeV gamma-ray northern sky using the Tibet air-shower array combined with an underground water-Cherenkov muon-detector array
为了观测10 - 1000 TeV能量范围内的宇宙伽马射线，我们提出了一个10000 m^2的地下水切伦科夫μ子探测器（MD）阵列，该阵列与西藏空气簇射（AS）阵列一起工作。通过利用伽马射线引起的空气簇射与宇宙射线引起的空气簇射相比含有少得多的μ子这一事实，预计西藏AS阵列对10 TeV以上的天体伽马射线信号的灵敏度将有显着提高。我们进行了详细的蒙特卡罗模拟，以评估西藏AS+MD阵列对天体TeV γ射线信号的可达到的灵敏度。根据模拟结果，西藏AS+MD阵列将能够拒绝99.99%的100 TeV的背景事件，保留83%的伽马射线事件。在20 - 100 TeV附近，西藏AS+MD阵列的灵敏度将比目前的西藏AS阵列好约20倍。西藏AS+MD阵列将测量天体TeV伽马射线源的方向及其能谱的截止点。此外，Tibet AS+MD阵列将与成像大气切伦科夫望远镜以及费米伽马射线太空望远镜和朱雀和MAXI等X射线卫星一起进行多波长观测，并对源进行形态学研究，以寻求宇宙射线加速机制的强子性质的证据。
2009-07-27 astro-ph.IM
A method to calibrate the absolute energy scale of air showers with ultra-high energy photons
超高能宇宙射线引发的空气簇射绝对能量标度的标定是一个重要的实验问题。目前，使用荧光技术的相应系统不确定度为14-21%。在这里，我们描述了一个新的，独立的方法，可以应用，如果超高能光子观察。虽然这种光子引发的簇射还没有被发现，但现在和未来的宇宙射线探测器的能力可能会让它们被发现。该方法利用UHE光子的地磁转换（预射效应），这显着影响随后的纵向簇射发展。转换几率依赖于光子能量，可以用QED精确计算。所观察到的转换光子事件的分数与预期的一个的比较允许所观察到的光子空气簇射的绝对能量尺度的确定，因此，空气簇射实验的能量校准。我们提供的方法的细节和估计的准确性，可以达到作为一个函数的观测到的光子簇射的数量。已经有非常少量的UHE光子可以帮助测试和确定绝对能量标度。
2014-04-04 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ph
