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
Determining the fraction of cosmic-ray protons at ultra-high energies with cosmogenic neutrinos
宇宙成因中微子是超高能宇宙射线（UHECR）与宇宙光子场相互作用产生的。对这些中微子扩散通量的限制可以用来限制到达地球的能量为$E_{p} \gtrsim 30$ EeV的质子的比例，从而在不完全依赖强子相互作用模型的情况下对UHECR的组成进行限制。我们表明，在何种程度上目前的中微子望远镜已经约束这部分质子和讨论的前景，下一代探测器，以进一步约束it.Additionally，我们讨论了这些限制的影响，为几个流行的候选人UHECR源类。
2019-09-03 astro-ph.HE
Energy-dependent extension of the Crab Nebula as a diagnostic of ultrahigh-energy hadronic emission
Yuxi Normal University（玉溪师范学院）；Yunnan Agricultural University（云南农业大学）；Yunnan University（云南大学）
本研究提出蟹状星云能量相关延展可作为脉冲星风星云中超高能伽马射线起源的判别器，通过空间分辨轻子-强子场景解释其与轻子预期的差异，发现400 TeV以上强子主导、1.1 PeV处包含半径为纯轻子场景6倍，实现PeV强子加速诊断。
2026-08-27 astro-ph.HE
Enhancing the Relative Fe-to-Proton Abundance in Ultra-High-Energy Cosmic Rays
我们研究了超高能宇宙线（UHECR）现象学的一个通用类的模型，其中的源加速质子和原子核的幂律谱具有相同的指数，但具有不同的值的最大质子能量，分布根据幂律。我们表明，足够低的能量比最大质子能量，这样的模型是等效的单型源模型，具有较大的有效幂律指数和较重的成分在源。我们计算得到的核丰度的增强，并找到一个典型的值的因子2-10的Fe核。在最高能量下，重核增强比变得更大，并且还必须考虑源的粒度。我们的结论是，必须考虑的最大能量源之间的分布的影响，以了解的能量谱和组成的UHECR，在地球上测量。
2011-11-07 astro-ph.HE
Can superbubbles accelerate ultra-high energy protons?
我们批判性地评估质子的最大能量在大质量星团周围的超级气泡内加速的限制，考虑了一些不同的情况。特别是，我们推导出在何种情况下加速质子以上的电子伏特（PeV）的能量可以预期。虽然超泡的外部前向激波可以解释粒子加速到100 TeV，但内部的初级激波，如超新星遗迹在低密度介质中膨胀，或在年轻的致密星系团周围形成的集体风终止激波，提供了更有利的通道，将质子加速到1 PeV，甚至更高。在合理的条件下，聚集的超新星向年轻紧凑的大质量星团的磁化风发射强大的冲击波，被认为是最有希望将质子加速到10 PeV以上的系统。另一方面，在强湍流等离子体中的随机再加速被发现比以前的作品中所声称的要有效得多，最大质子能量至多为几百TeV。
2022-07-04 astro-ph.HE
Non-variable cosmologically distant gamma-ray emitters as an imprint of propagation of ultra-high-energy protons
通过超高能质子在宇宙微波背景辐射中传播留下的足迹，可以追踪超高能质子的加速点。在几十Mpc的扩展区域中产生的次级电子通过同步辐射主要在母体质子的初始方向上发射它们的能量。它形成了一个不变的和紧凑的（几乎点状）高能伽马射线源。对于宇宙学上遥远的天体，这种效应的重要性增加了;由于严重的能量损失，即使在极弱的星系际磁场的情况下，UHE质子也无法到达我们。此外，在高红移时，由于过去的CMB密度更大、能量更高，从质子到次级粒子的能量转换变得更加有效。这增加了UHE宇宙射线被次级同步加速器伽马辐射追踪的机会。本文讨论了从UHE质子到同步辐射的能量转移效率的能量收支和红移关系。在费米LAT和钱德拉天文台的可探测性的背景下，计算和讨论的角度和光谱分布的伽马和X射线能量带的辐射。
2011-05-10 astro-ph.HE
PARSEC: A Parametrized Simulation Engine for Ultra-High Energy Cosmic Ray Protons
我们提出了一个新的模拟引擎，用于快速生成超高能宇宙线数据的基础上参数化的共同假设的UHECR起源和传播。实施的是非结构化的湍流河外场的偏转，质子的能量损失，由于光π生产和电子对生产，以及从宇宙膨胀的影响。此外，一个简单的模型来估计从铁核的传播效果。银河系磁场的偏转包括使用矩阵的方法与预先计算的透镜产生的回溯宇宙射线。PARSEC程序基于面向对象的编程范式，使用户能够扩展已实现的模型，并可通过图形用户界面进行操纵。
2013-12-12 astro-ph.HE
Ultra High Energy Cosmic Ray Protons: Signatures and Observations
讨论了超高能宇宙射线（UHECR）中的Greisen-Zatsepin-Kuzmin（GZK）截止和对产生下降的情况，它们是河外质子通过宇宙微波背景辐射（CMB）传播的光谱特征，这些特征的发现意味着初级粒子主要是河外质子。用AGASA、Yakutsk、HiRes和Auger探测器测量的光谱与成对产生的倾角吻合得很好，HiRes数据为GZK截止提供了强有力的证据。在2007年红十字国际委员会第30届会议上提出的俄歇光谱也与GZK截止值一致。AGASA的数据与GZK截止点在E \leq 80 EeV处的起始值吻合得很好，但显示出在更高能量处的事件过剩，其起源尚不清楚。在每次实验的系统误差范围内，能量移动后，不同探测器测量的绝对通量的差异消失。
2009-01-02 astro-ph.HE
Ultra-high Energy Gamma-rays from Past Explosions in our Galaxy
我们银河系中的高海拔水切伦科夫伽马射线天文台和大型高海拔空气簇射天文台发现了超高能光子源，这在过去几年中彻底改变了伽马射线天文学领域。这些放射物有时在与巨大分子云有关的强大超新星或超新星遗迹附近发现。通常认为，这些辐射的起因是超新星爆发产生的激波加速电子的逆康普顿辐射，以及超新星遗迹产生的激波加速质子与分子云中的冷质子的质子-质子相互作用。本文选取了与巨分子云有关的两个超高能光子源LHAASO J2108+5157和LHAASO J 0341 +5258，但在它们附近没有发现强脉冲星或超新星遗迹，提出了一种假设，即在这些源的局部环境中注入了来自过去爆炸的激波加速电子和质子，发生在几千年前我们发现，所观察到的超高能光子通量可以解释与时间演化的相对论电子和质子谱产生的二次伽马射线。
2021-12-16 astro-ph.HE
Proton-Air Cross Section and Composition of Ultra High Energy Cosmic Rays Observed by Telescope Array
超高能宇宙射线（UHECR）提供了一种自然的粒子源，其能量超过了实验室中可以获得的能量。已经观察到能量超过$10^{20}$ eV的UHECR，其在动量中心框架中相当于433 TeV。利用这种天然的粒子来源，物理学家可以将$pp$截面的测量扩展到实验室中可实现的数量级以上，可能会发现新物理学的线索。质子-空气截面和UHECR QCD物理学的其他性质对于UHECR的来源和组成的研究本身也很重要，但是在这些能量下的强子模型仍然依赖于基于地面加速器数据的唯象和理论外推。UHECR数据可以用来改善质子-空气截面的这些外推，但其他强子模型参数仍然存在很大的不确定性。利用混合观测模式下收集到的高质量$X_{\mathrm{max}}$数据，利用望远镜阵列测量了$\sqrt{s} = 95$ TeV质子-空气非弹性截面。该测量还用于推断总质子-质子截面。
2017-11-02 astro-ph.HE
Origin of the ankle in the ultra-high energy cosmic ray spectrum and of the extragalactic protons below it
在10^{18.6} eV（脚踝）附近，超高能宇宙射线（UHECR）光谱的斜率急剧变化，结合脚踝附近和下方的轻但河外成分演变为中间成分的证据，已经证明理论上非常具有挑战性。我们表明，对于一系列的源条件下，超高能核的光衰变在周围的区域UHECR加速器自然占观察到的光谱和组成的整个河外成分，占主导地位的约10^{17.5} eV以上。该机制在中微子的光谱和味道上有明确的特征。
2015-12-01 astro-ph.HE
Origin of the ankle in the ultra-high energy cosmic ray spectrum and of the extragalactic protons below it
高能宇宙线（UHECR）光谱在10^18.6 eV（脚踝）附近斜率的急剧变化，加上脚踝附近和下方的轻但河外成分以及脚踝上方的中间成分的证据，已经证明在理论上理解极具挑战性，没有微调。我们提出了一个机制，即光衰变的超高能电子回旋共振加速器周围的区域的原子核占在地球上观察到的光谱和推断的组成。在合适的源条件下，该模型再现了整个河外宇宙线能量范围（即10^17.5 eV以上）的光谱和成分。对由此产生的中微子的光谱和味的预测也被提出。
2015-11-04 astro-ph.HE
Radio Emission from Ultra-stripped Supernovae as Diagnostics for Properties of the Remnant Double Neutron Star Binaries
超剥离超新星（SN）是一颗氦星或C+O星的爆炸，其外层被伴星中子星剥离。据信，爆炸后会留下一个双中子星（DNS）双星，它将在合并后发射引力波。最近对超剥离SN的几个候选者的探测已经限制了爆炸和祖星的性质，但关于残留DNS双星是否会在宇宙年龄内合并的信息很少。预计通过双星相互作用从氦星剥离的大部分物质将逃离系统并形成星周物质（CSM）。CSM应通过与SN喷出物碰撞引起的无线电发射来追踪。基于已有的恒星演化模型，我们计算了超剥离SNe的射电光度。我们发现，在其最大的高射电光度可以是一个指标的DNS二进制小分离导致其合并的宇宙年龄。我们的结果可以用来优化无线电后续观测的策略，如观测历元和频率。
2020-06-11 astro-ph.HE
Determination of the proton-to-helium ratio in cosmic rays at ultra-high energies from the tail of the $X_{\rm max}$ distribution
本文提出了一种测量超高能宇宙射线中质子氦比的方法。它利用指数斜率，$Λ$，由空气淋浴实验测量的$X_{\rm max}$分布的尾部。该方法是相当强大的不确定性建模强子相互作用和系统误差的$X_{\rm max}$和能量，并可能存在的主要核比氦重。用空气簇射实验获得质子与氦的比率将是一项了不起的成就。为了量化的质量组成分析，尽管强子的不确定性，我们引入作为一个度量的“分析指标”的一个特定的质量敏感变量的适用性，并找到一个改进的性能相比，目前在文献中使用的其他变量的$Λ$方法。在$X_{\rm max}$分布的尾部中的事件的分数可以提供关于在初级束中比氦重的原子核的存在的附加信息。
2016-10-19 astro-ph.HE
Synchrotron radiation from ultra-high energy protons and the Fermi observations of GRB 080916C
费米伽玛射线望远镜数据GRB 080916 C与~ 1 e55 erg的表观各向同性伽玛射线能量，显示了几秒之间的延迟上升的100 MeV-GeV的辐射相比，keV-MeV的辐射。在这里，我们表明，同步辐射从宇宙射线质子加速伽玛暴，延迟质子同步冷却时标在射流的磁主导的冲击等离子体运动在高度相对论速度与散装洛伦兹因子伽玛~ 500，可以解释这一结果。来自衰减质子同步辐射的第二代电子同步加速器组件使增强的软X射线到MeV伽马射线发射。长GRB窄，高能喷流加速粒子到超高能量可以解释俄歇观测UHE宇宙射线的来源在100 Mpc的纳米高斯星系间磁场。质子同步加速器模型中的总能量需求与γ ^（16/3）成正比。GRB 080916 C的这个模型只有在Gamma ~< 500且喷流开度角~ 1度时才是合理的。
2010-09-02 astro-ph.CO astro-ph.HE
Influence of cosmological models on the GZK horizon of ultrahigh energy protons
我们研究了重子和冷暗物质的密度、暗能量的密度以及当前哈勃参数的值如何影响高能质子在邻近宇宙中的传播。我们考虑到宇宙微波辐射的能量损失，唯一一个相关的质子以上$10^{18}$ eV的，我们探讨的依赖Greisen-Zatsepin-Kuz'min（GZK）的宇宙学视界。我们调查了几个宇宙学的情况下，从物质为主的能量为主的，我们认为在哈勃参数的不确定性的影响，在$Λ-$冷暗物质（CDM）的宇宙，估计从最近的观测，在GZK地平线。（未知）河外磁场对我们的研究的影响进行了讨论，以及可能的探测哈勃参数可通过当前和未来的实验。
2012-12-20 astro-ph.CO astro-ph.HE
Lower limit on the ultra-high-energy proton-to-helium ratio from the measurements of the tail of $X_{\mathrm{max}}$ distribution
有多种技术可以确定超高能宇宙射线的化学成分。虽然大多数方法主要对平均原子质量敏感，但区分两种最轻的元素：质子和氦是具有挑战性的。本文利用簇射极大值$X_{\mathrm{max}}$的深度分布的尾部估计了能量范围为$10^{18.0} \mbox{eV}$至$10^{19.3} \mbox{eV}$的质子氦比。利用皮埃尔俄歇天文台和望远镜阵列实验测量的指数衰变标度$Λ$，导出了相应于$10^{18.0} < E < 10^{18.5}$ eV和$10^{18.3} < E < 10^{19.3}$ eV的质子氦比$\mathrm{p}/\mathrm{He} > 7.3 $和$\mathrm{p}/\mathrm{He} > 0.43 $的68\\，CL约束.结果表明，对于较重元素的混合，该结果是保守的。我们评估的强子相互作用模型的不确定性的影响。讨论了对宇宙射线起源的天体物理模型和未来对撞机安全性的影响。
2018-09-19 astro-ph.HE
Probing the $π^0$ spectrum at high-$x$ in proton-Air interactions at ultra-high energies
在空气簇射中μ介子的平均数及其与簇射发展的关系在过去已被广泛研究。随着即将到来的探测器升级，UHECR观测站将能够探测μ子数量分布的更高时刻。在这里的μ子内容的波动的物理研究。除了证明的波动必须由第一相互作用，我们表明，低$N_μ$尾的μ子数量的簇射分布是由高$x_{\rm L}$区域的中性π介子的生产截面在第一相互作用。
2018-12-21 astro-ph.HE
