Refractive displacement of the radio-emission footprint of inclined air showers simulated with CoREAS
由于地磁辐射和电荷过剩辐射的叠加，广泛的空气簇射的无线电发射的足迹已知表现出不对称性。对于倾斜的空气簇射，几何早-晚效应进一步干扰信号分布。校正这些不对称的COREAS模拟揭示了一个额外的干扰，在大气中的高度倾斜的阵雨与现实的折射率分布的信号分布。这种额外的明显不对称实际上是由于无线电发射足迹相对于地面上的蒙特卡罗簇射撞击点的系统位移造成的。对于天顶距为$85^\circ$的簇射，我们发现地平面上的位移为$\sim 1500\,\text{m}$，说明这种效应在实际应用中是相关的。基于斯涅耳定律的大气折射模型描述了这种位移，与我们从CoREAS模拟中观察到的结果吻合得很好。因此，我们得出结论，位移是由大气折射引起的。
2020-08-27 astro-ph.HE astro-ph.IM
Signal model and event reconstruction for the radio detection of inclined air showers
针对超高能宇宙线倾斜空气簇射的射电探测需求，提出仅含两个参数的解析射电发射足迹模型，可实现5%本征分辨率的电磁能量重建，助力轻重宇宙线区分。
2023-01-13 astro-ph.HE astro-ph.IM
Artificial Neural Network as a FPGA Trigger for a Detection of Very Inclined Air Showers
中微子可以在大气层（向下的ν）或地壳（掠过地球的ν）中相互作用，产生可以用地面探测器阵列观察到的空气簇射。皮埃尔·俄歇天文台的地面探测器阵列可以探测到这些类型的级联。中微子事件的显著特征是在靠近地面的地方产生了非常倾斜的簇射（即，在穿过大量大气之后）。到目前为止，皮埃尔俄歇天文台没有发现任何中微子事件的候选者。中微子可能产生的事件发生率非常低，这对探测技术来说是一个重大挑战，需要复杂的算法和高分辨率的硬件。我们提出了一个触发器的基础上，在一个大型的FPGA实现的流水线人工神经网络（ANN），学习后，可以识别出对应于特殊类型的事件的痕迹。在MATLAB平台上开发的人工神经网络算法的结构已被实现到最大的Cyclone V E FPGA的快速逻辑中，该FPGA用于Auger-Beyond-2015工作的前端板原型。测试了几种算法，然而，Levenberg-Marquardt算法似乎是最有效的。该网络被教导：a）识别“旧”簇射（基于真实的非常倾斜的俄歇簇射（正标记）和特别是由超过阈值的时间触发的真实的标准簇射（负标记）进行学习，b）识别“新”簇射（基于模拟的“新”事件（正标记）和作为负参考的标准俄歇事件）。一个三层的神经网络被教导的真正非常倾斜的俄歇阵雨显示出良好的效率在模式识别的16点的轨迹与“老”阵雨的轮廓特征。
2014-06-27 astro-ph.IM physics.ins-det
The Radio detection of inclined showers at the Pierre Auger Observatory
能量大于10 EeV的超高能宇宙射线（UHECR）定期到达地球，但其来源、加速机制、在宇宙中传播的细节以及粒子组成仍然是个谜。此外，与模拟相比，它们与大气的相互作用显示出意外的高μ子通量。为了解决这些问题，皮埃尔俄歇天文台，一个混合的3000平方公里的地基宇宙射线探测器，正在升级，特别是增加了一个全新的探测层，以测量广泛的空气簇射的射频发射。这种无线电探测器将早期无线电阵列（如俄歇工程无线电阵列）中开发的垂直簇射技术扩展到水平簇射，其精度预计与现有的地面阵列技术相似。它将提供一种新的测量倾斜淋浴，补充其他技术。详细的检测技术，设计和生产的完整的1660站无线电探测器和预期达到解决在UHECR天体粒子物理学的开放性问题。
2020-12-09 astro-ph.IM hep-ex
Exploiting the geomagnetic distortion of the inclined atmospheric showers
我们提出了一种新的方法来确定超高能宇宙射线的性质，利用地磁偏差的μ子在近水平簇射。μ子在地平面上的分布可以通过一个简单的参数化来描述，它提供了一些与$X^μ_\mathrm{max}$（最大μ子产生的深度）紧密相关的形状参数，而$X^μ_\mathrm{max}$是与通常的参数$X_\mathrm{max}$（簇射最大发展的深度）紧密相关的质量指标。我们表明，强子模型的预测，可以设置一些限制，特别是通过结合地磁畸变与标准测量的纵向剖面。我们讨论所需的精度，以获得显着的结果，我们提出了一个示意性的布局检测器。
2015-08-18 astro-ph.HE astro-ph.IM
Reconstruction of highly inclined extensive air showers in GRAND
本文介绍了GRAND实验中高度倾斜广延大气簇射的重建方法，采用球面波前模型和角分布函数处理到达时间与幅度不对称性，并通过模拟观测验证了重建流程的初步效果。
2024-09-03 astro-ph.HE astro-ph.IM
Electric-Field Reconstruction for Radio Detection of Inclined Air Showers in Three Polarizations
本文提出一种解析的$\chi^2$最小化方法，用于三偏振射电探测中斜向空气簇射的电场重建，在63°至80°天顶角范围内实现优于4%和6%的振幅与能量通量估计精度，并证明垂直偏振天线可提升重建精度。
2025-07-10 astro-ph.HE astro-ph.IM
Validation of straight-line signal propagation for radio signal of very inclined cosmic ray air showers
本研究通过改进CoREAS中的电场计算并引入射线追踪数据，验证了在高达600 MHz频率和88°天顶角下，极高倾角空气簇射的直线信号传播模拟方法具有准确性和有效性。
2025-04-07 astro-ph.HE astro-ph.IM
Reconstructing inclined extensive air showers from radio measurements
我们提出了一种用于大范围空气簇射的重建算法，其天顶距在65 $^\circ$和85 $^\circ$之间，使用30-80 MHz频段的无线电天线测量。我们的算法是基于来自CoREAS模拟的信号模型，该模型明确考虑了电荷过剩和地磁辐射的叠加以及早期-晚期效应所引入的不对称性。我们利用拟合参数之间的相关性来降低维数，从而确保拟合过程的稳定性。我们的方法达到了重建效率接近100%的固有分辨率的电磁能量的重建远低于5%。它可以用于即将到来的使用30-80 MHz频段的大型无线电探测阵列，特别是Pierre Auger天文台的AugerPrime无线电探测器，并且可能适用于GRAND等在更高频率下工作的实验。
2022-08-30 astro-ph.HE astro-ph.IM
Identification of the primary mass of inclined cosmic ray showers from depth of maximum and number of muons parameters
在目前的工作中，我们进行了研究的混合探测器采用荧光望远镜和粒子探测器在地面上使用模拟数据的高能宇宙射线质量识别能力。它涉及到分析广泛的阵雨与天顶角超过60度，利用联合分布的最大深度和μ子大小在地面水平作为质量鉴别参数。的相关性和灵敏度的主要质量进行了研究。两种不同的技术-聚类算法和神经网络-采用分类的大规模身份的事件的基础上。典型的识别性能的实现结果的报告和讨论。该分析可以以非常直接的方式扩展到垂直簇射，或者可以补充来自不同类型探测器的额外的可分辨观测值。
2013-06-12 astro-ph.HE astro-ph.IM
Loss of coherence and change in emission physics for radio emission from very inclined cosmic-ray air showers
本文针对极倾斜宇宙射线大气簇射，发现了其无线电辐射中存在新的极化模式与相干性损失，打破了仅含Askaryan和横向电流的经典描述，为下一代实验探测与重建提供了指导。
2024-04-22 astro-ph.HE astro-ph.IM
Polarisation signatures in radio for inclined cosmic-ray induced air-shower identification
自主无线电检测，即，用独立的无线电阵列探测空气簇射是下一代天体粒子探测器需要克服的主要技术挑战之一。在这种情况下，我们研究模拟无线电信号的极化签名，以识别宇宙射线和中微子引发的相关空气簇射。我们比较了两个无线电发射源（电荷过剩和地磁），并表明，前者几乎可以忽略不计的倾斜（天顶角$>65^{\circ}$）宇宙线空气簇射。这基于总电场沿局部磁场方向的投影，在DAQ级提供了有效的背景抑制标准。对于测量三个正交极化的天线，即使在在线处理中，也可以很容易地计算出这个相关的量。独立于实验天线布局，我们估计，假设噪声事件的随机极化，从$\approx 72\%$（对于非有利的探测器位置）到$\approx 93\%$（对于有利的位置）的噪声诱导事件的拒绝和87%（93%）的触发效率与$3σ$（$5σ$）触发阈值水平应该是可以实现的。我们还表明，中微子引起的阵雨提出了一个电荷过剩地磁信号比高达$\sim 10$倍高于宇宙射线阵雨。虽然这一特性使得通过这里开发的方法识别中微子诱导的簇射具有挑战性，但它提供了一个有效的标准来离线区分宇宙射线和中微子原色。较强的电荷过剩发射也将有助于重建空气簇射参数，如核心位置。
2022-11-07 astro-ph.HE astro-ph.IM
Signal Model and Energy Reconstruction for the Radio Detection of Inclined Air Showers in the 50-200 MHz Frequency Band
本研究利用CoREAS模拟将倾斜簇射射电信号模型扩展到50-200 MHz频段，通过参数化电荷过剩分离地磁分量并拟合横向分布函数重建辐射能量，在奥格天文台和GRANDProto300实现<5%固有分辨率，在大型阵列上实现<10%分辨率。
2025-07-09 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
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
Expected performance of interferometric air-shower measurements with radio antennas
广泛的空气簇射的无线电发射的干涉测量允许重建宇宙射线的属性。最近的一项模拟研究与理想化的探测器承诺测量的淋浴最大值$X_\mathrm{max}$的深度，精度优于10 $\,$ g $\,$ cm $^{-2}$。在这方面的贡献，我们评估潜在的干涉$X_\mathrm{max}$测量（模拟）倾斜的空气淋浴与现实的尺寸，稀疏的天线阵列。我们占个别天线之间的不完美的时间同步，并详细研究其相互依赖的天线密度。我们发现天线的多重性（每个事件）和最大可接受的不准确性在个别天线的时间同步之间的强相关性。从这一结果，可以得出的先决条件，为应用干涉测量的天线阵列的设计。对于在30 $\,$ MHz至80 $\,$ MHz的常用频带内以精确到1 $\,$ ns的时间同步记录的数据，需要$\gtrsim 50$的天线多重性来实现具有20 $\,$ g $\,$ cm $^{-2}$的精确度的$X_\mathrm{max}$重建。这种多样性是通过测量具有天顶距$θ\geq 77.5^\circ$的倾斜空气簇射和1 $\,$ km间隔的天线阵列来实现的，而具有天顶距$θ\leq 40^\circ$的垂直空气簇射需要低于100 $\,$ m的天线间隔。此外，我们发现在$X_\mathrm{max}$分辨率应用干涉重建测量在更高的频率，即，高达几百MHz。
2021-10-11 astro-ph.IM
Radio Morphing: Fast computation of inclined air shower radio emission
Université libre de Bruxelles (ULB)（布鲁塞尔自由大学）；Sorbonne Université（索邦大学）；Institut d’Astrophysique de Paris（巴黎天体物理研究所）；Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Energies (LPNHE)（核物理与高能物理实验室）；IFLP - CCT La Plata - CONICET（拉普拉塔基础与应用物理研究所-拉普拉塔中央研究院-阿根廷国家科学研究委员会）；Universidad Nacional de La Plata（拉普拉塔国立大学）；Vrije Universiteit Brussel（布鲁塞尔自由大学）
本文提出Radio Morphing方法，通过半解析工具快速模拟高能粒子诱导的大气簇射射电信号，精度优于标准蒙特卡洛模拟，适用于大规模射电实验设计。
2026-10-14 astro-ph.HE astro-ph.IM
Expected performance of air-shower measurements with the radio-interferometric technique
利用射电天线阵列进行干涉测量是天文学中一种强大且广泛使用的技术。最近，这项技术已被重新用于重建广泛的空气淋浴[1]。这种无线电干涉技术利用了数十亿次级簇射粒子发射的无线电发射的相干性来重建簇射参数，特别是簇射轴和簇射最大值$X_\mathrm{max}$的深度。先前用理想化检测器在模拟上证明的准确性是非常有希望的。在这篇文章中，我们评估的潜力，干涉$X_\mathrm{max}$测量使用（模拟）倾斜的空气淋浴稀疏的天线阵列在现实条件下。要确定的无线电干涉技术与各种天线阵列的应用的先决条件，在天线之间的时间同步和它的相互依赖性与天线密度的不准确性的影响进行了详细研究。我们发现天线多重性（每个事件）和最大可接受的时间抖动之间有很强的相关性，即，时间同步不准确。对于在30至80 MHz的常用频带中以精确到1 ns内的时间同步记录的数据，需要$> 50$的天线多重性以实现$σ_{X_\mathrm{max}} \lesssim 20$ g cm $^{-2}$的$X_\mathrm{max}$分辨率。对于以2 ns精度记录的数据，已经需要$\gtrsim 200$天线来实现该$X_\mathrm{max}$分辨率。此外，我们发现从在更高的观测频率下模拟的数据重建$X_\mathrm{max}$没有优势，即，高达几百MHz。最后，我们提供了一个概括我们的结果从非常倾斜的空气淋浴垂直的几何形状…
2021-02-26 astro-ph.IM
End-to-end reconstruction of ultra-high energy particle observables from radio detection of extensive air showers
本文提出利用三偏振解析最小二乘电场重建，结合球面波与ADF及空气密度校正，实现倾斜大气簇射原初粒子方向和能量的高精度端到端重建。
2025-07-23 astro-ph.IM
Full Monte Carlo simulations of radio emission from extensive air showers with CoREAS
CoREAS是一个蒙特卡罗模拟代码，用于计算广泛的空气簇射的无线电发射。它是基于“端点形式主义”的辐射直接在CORSIKA实现的移动电荷。因此，考虑到空气簇射物理的全部复杂性，而不需要对发射机制进行近似或假设。我们提出了一个unthinning淋浴与COREAS MHz和GHz频率的模拟结果。在MHz频率下，模拟预测了众所周知的地磁和电荷过剩辐射的混合物。在GHz频率下，发射受到大气中折射率变化引起的切伦科夫效应的强烈影响。此外，观察到的GHz辐射图案的对称性的定性差异相比，在较低的频率。我们还讨论了无线电发射的地面面积从近垂直到非常倾斜的几何形状时，非常倾斜的空气阵雨宇宙射线无线电探测最有前途的。
2013-07-29 astro-ph.HE astro-ph.IM
A reconstruction procedure for near horizon extensive air showers based on radio signals
非常倾斜的广泛的空气簇射（EAS），既有下行和上行的轨迹，特别是针对下一代扩展无线电阵列，如GRAND。重建具有这些特定几何形状的阵雨的入射方向、核心位置、初级能量和组成的方法仍有待开发。为了实现这一目标，我们提出了一个新的重建过程的基础上的到达时间和幅度的无线电信号，在每个天线站测量。这种混合重建方法利用了在远离发射区域的天线水平处观察到发射的事实，从而允许点状发射描述。由于这个假设，到达时间建模后的球面波阵面发射，这提供了可能性重建的无线电发射区作为一个固定点沿簇射轴。从这一点出发，通过角分布函数（ADF）描述天线水平的幅度分布，同时考虑所有地磁不对称性和早期后期效应以及非常倾斜的EAS所特有的附加信号不对称性。该方法在0.1°范围内的到达方向重建方面显示出有希望的结果，即使考虑到实验的不确定性，以及能量重建和主要成分识别的有趣潜力。
2021-07-07 astro-ph.HE astro-ph.IM
Study of electromagnetic backgrounds in the 25-300 MHz frequency band at the South Pole
广泛的空气簇射可以用无线电表面探测器通过无线电信号探测到。一个很有前途的理论的主要发射过程是相干同步辐射发射的e+ e-簇射粒子在地球的磁场（地球同步辐射效应）。无线电空气簇射探测器可以扩展IceTop，IceCube顶部的空气簇射探测器。这可以增加冰顶的灵敏度，以更高的淋浴能量和倾斜的淋浴显着。来自空气簇射的μ子是中微子望远镜IceCube背景的主要部分。因此，表面无线电空气簇射探测器可以作为这种μ子背景的否决探测器。在2007年，用单天线进行的初始无线电背景测量揭示了一个连续的电磁背景，预示着无线电空气簇射探测的低能量阈值。然而，短脉冲无线电干扰可以模拟真实信号，并且必须在感兴趣的频率范围内进行识别。2009年南极冬季，在南极用两种不同类型的地面天线测量了电磁背景的这些特性。总共四个天线被放置在距离彼此最多400米的地方。2010年，一个小型的八通道地面探测器将在南极雪地上测试一种带有大型偶极天线的幅度阈值自触发策略。将描述安装。
2010-07-21 astro-ph.IM
Air-Shower Radio Simulations -- Where we stand and where we go
本文回顾了广延大气簇射无线电模拟的现状，指出微观Monte Carlo模拟是分析的核心，并探讨了面对极高天线密度等新应用时，未来模拟方法需改进的方向及实现途径。
2023-05-17 astro-ph.HE astro-ph.IM
Detection of tau neutrinos by Imaging Air Cherenkov Telescopes
本文研究了用切伦科夫成像望远镜寻找非常倾斜的簇射来探测1-1000 PeV能量范围内的τ中微子的可能性。中微子引起的τ轻子从地球逃逸可能会衰变并引发空气簇射，这可以通过荧光或切伦科夫望远镜检测到。我们在这里提出了一个研究的探测潜力的地球掠过中微子考虑到中微子在地壳中的相互作用，当地的物质分布在不同的探测器站点，在空气中的发展τ诱导阵雨和探测切伦科夫光子与IACT。我们分析了相机焦平面上的模拟淋浴图像，并基于Hillas参数实现了通用重建链。我们发现，目前的IACTs可以区分大气簇射诱导的τ中微子从背景的强子簇射在PeV-EeV的能量范围。我们提出的中微子触发效率得到的几个配置正在考虑下一代切伦科夫望远镜，即切伦科夫望远镜阵列。最后，对于一些代表性的中微子光谱预计从天体物理来源，我们比较预期的事件率在运行IACT的预期专用冰立方中微子望远镜。
2016-06-06 astro-ph.IM
Analytical description of the radio Cherenkov cone
本研究针对大倾角广延大气簇射（EAS）的射电切伦科夫锥，提出基于基本传播原理的解析模型，可准确计算锥张角并复现模拟中的不对称效应，有助于提升倾角事件的重建能力。
2025-07-08 astro-ph.HE astro-ph.IM
Detection of tau neutrinos by Imaging Air Cherenkov Telescopes
本文研究了用切伦科夫成像望远镜寻找非常倾斜的簇射来探测1-1000 PeV能量范围内的τ中微子的可能性。中微子引起的τ轻子从地球逃逸可能会衰变并引发空气簇射，这可以通过荧光或切伦科夫望远镜检测到。我们在这里提出了一个研究的探测潜力的地球掠过中微子考虑到中微子在地壳中的相互作用，当地的物质分布在不同的探测器站点，在空气中的发展τ诱导阵雨和探测切伦科夫光子与IACT。我们分析了相机焦平面上的模拟淋浴图像，并根据Hillas参数实现了通用重建链。我们发现，目前的IACTs可以区分大气簇射诱导的τ中微子从背景的强子簇射在PeV-EeV的能量范围。我们提出的中微子触发效率得到的几个配置正在考虑下一代切伦科夫望远镜，即切伦科夫望远镜阵列。最后，对于一些代表性的中微子光谱预计从天体物理来源，我们比较预期的事件率在运行IACT的预期专用冰立方中微子望远镜。
2015-08-12 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
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
AI-Enhanced Self-Triggering for Extensive Air Showers: Performance and FPGA Feasibility
提出基于深度学习的全卷积网络用于广延大气簇射无线电探测自触发，结合HLS4ML在FPGA上实现微秒级低延迟推理，在强干扰下保留高AUC性能，为下一代宇宙射线观测站提供纯无线电触发方案。
2025-09-08 astro-ph.IM physics.ins-det
Results and plans to apply interferometry to air shower observations at the Pierre Auger Observatory
本研究基于皮埃尔·俄歇天文台AERA的观测数据，首次将干涉测量法应用于数千次倾斜空气簇射观测以重建簇射参数，并介绍了为AugerPrime升级的新射电探测器启用干涉测量法的相关计划。
2025-09-05 astro-ph.HE astro-ph.IM
Radio interferometry applied to the observation of cosmic-ray induced extensive air showers
我们开发了一种射电干涉技术，用于观测宇宙粒子引发的大范围空气簇射。在这个证明的原则研究中，我们表明，广泛的空气淋浴的属性可以得到高精度的一个简单的方式。当不同的接收器之间的时间同步低于$\sim$ 1纳秒，可以实现，方向重建分辨率的$< 0.2^\circ$和分辨率上的簇射最大值的深度$<10$ g/cm $^2$获得在整个参数范围内的研究，甚至更高的精度为倾斜的传入方向。此外，通过将所开发的方法应用于密集的无线电天线阵列，可以显着降低无线电检测大范围空气阵雨的能量阈值。所提出的方法可以被纳入操作和未来的宇宙粒子观测站，其高精度，它有可能在解开超高能宇宙粒子通量的组成发挥关键作用。
2022-01-10 astro-ph.HE astro-ph.IM
Polarized radio emission from extensive air showers measured with LOFAR
我们提出LOFAR测量无线电发射广泛的空气淋浴。我们发现，这种发射是强烈的偏振，与近$99\%$的偏振度的中位数，和电场和洛伦兹力作用于粒子的偏振方向之间的角度，取决于观察者在簇射平面的位置。这可以理解为径向极化电荷过剩发射机制的叠加，首先由Askaryan提出，地磁发射机制由Kahn和Lerche提出。我们计算的相对强度的贡献，量化的电荷过剩分数，为$163$个人的空气淋浴。我们发现，测得的电荷过剩的分数是较高的空气阵雨到达更接近天顶。此外，所测量的电荷过剩分数也随着观察者距离空气簇射对称轴的增加而增加。测量值范围从$25\, \mathrm{m}$非常倾斜的空气簇射的$(3.3\pm 1.0)\%$到$225\, \mathrm{m}$几乎垂直的簇射的$(20.3\pm 1.3)\%$。这两种依赖关系与理论预测定性一致。
2014-09-09 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 Radio Detector of the Pierre Auger Observatory -- status and expected performance
本文介绍了Pierre Auger Observatory升级中部署的Radio Detector的设计、现状及初步结果，该探测器结合水-切伦科夫探测器扩展了高质量组成灵敏度，并通过模拟研究展示了其预期性能。
2023-05-17 astro-ph.HE astro-ph.IM
Downward ultra-high-energy neutrino detection in the air with radio antennas at ground-based observatories
Bergische Universität Wuppertal（伍珀塔尔大学）
本文提出利用地面无线电天线探测高能中微子的方法，通过无线电信号最大值进行重建，提高对高倾角气 shower 的灵敏度，补充传统地面探测器。
2026-04-23 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Electric field reconstruction with three polarizations for the radio detection of ultra-high energy particles
本文提出一种适用于双极化和三极化天线的解析 $χ^2$ 最小化电场重建方法，显著提升了倾斜大气簇射电场参数的重建精度，增强了从射电探测信号中提取宇宙射线信息的能力。
2025-05-31 astro-ph.IM hep-ex
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
Observation of inclined EeV air showers with the radio detector of the Pierre Auger Observatory
利用皮埃尔·俄歇天文台的俄歇工程射电阵列（AERA），我们观测了561个天顶距在60 $^\circ$ ~ 84 $^\circ$之间的大范围空气簇射的射电辐射。与垂直入射的空气簇射相反，这些倾斜的空气簇射用30至80 MHz波段的无线电信号照亮了几公里$^2$的大片地面。测量的无线电信号幅度与蒙特卡罗模拟的一个子集的50个事件，我们重建的能量使用俄歇表面探测器的比较显示协议内的不确定性，目前的分析。正如前向波束无线电发射在大气中没有明显的吸收或散射所预期的那样，无线电信号照射的区域随着空气簇射的天顶距而增长。因此，具有EeV能量的倾斜空气簇射可以用网格尺寸为1公里或更大的稀疏无线电天线阵列测量。这是特别有吸引力的，因为无线电探测提供了对空气簇射的电磁级联中的能量的直接访问，在倾斜空气簇射的情况下，地面上的粒子探测器阵列无法访问该能量。
2018-10-24 astro-ph.IM hep-ex
Ultra-high-energy neutrino detection with radio antennas in the ground-based observatory
本文提出利用地面射电天线通过射电发射最大值重建算法识别超高能中微子，并以皮埃尔·俄歇观测站为案例验证了其对1 EeV以上大天顶角簇射的探测灵敏度提升，为GRAND等未来射电观测站提供了可行方案。
2025-09-22 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Radio-detection of neutrino-induced air showers: the influence of topography
天体物理学来源的中微子可以通过它们在地球上相互作用而在大气中产生的粒子簇射的电磁辐射来探测。这特别适用于能量为$E>10^{16}$ eV的τ中微子，它们遵循着掠地轨道。然而，无线电发射在前向方向上的$\sim1^{\circ}$波束意味着无线电信号将可能在平坦场地上部署的检测器上方飞行，因此将不会被检测到。我们在这里研究如何一个非平面探测器的地形可以提高这些中微子引起的空气簇射的检测概率。我们这样做，通过计算与三个不同的工具的中微子探测效率的无线电阵列部署在一个玩具模型的山区地形，还考虑到实验和地形的限制。我们特别表明，地面地形倾斜几度只会引起检测效率通常比平坦地区获得的有利轨迹的三倍。我们的结论是，探测器部署区域的地形将是像GRAND这样的实验的关键因素。
2020-10-21 astro-ph.HE astro-ph.IM
Hybrid neural denoising for resource-efficient near- and sub-threshold radio triggering of extensive air showers
提出一种混合神经触发方法，通过紧凑卷积去噪器和分类器联合优化，在资源受限的边缘硬件上实现弱射电脉冲的高效触发，在10^-4虚警率下对弱信号基准保留约41%信号，而经典峰值包络触发为零。
2026-10-01 astro-ph.IM hep-ex
Searching for tau neutrinos with Cherenkov telescopes
切伦科夫望远镜有能力通过寻找非常倾斜的簇射来探测能量范围为1- 1000 PeV的高能τ中微子。如果由τ中微子产生的τ轻子从地球或山脉中逃逸，它将衰变并在空气中引发簇射，这可以通过空气簇射荧光或切伦科夫望远镜检测到。在本文中，我们提出了详细的蒙特卡罗模拟相应的事件率VERITAS和两个建议切伦科夫望远镜阵列网站：流星陨石坑和Yavapai牧场，其中使用代表AGN中微子通量模型，并考虑到地形条件的探测器网站。中微子灵敏度的计算取决于观测时间和能谱的形状，但在某些情况下，与冰立方探测器的相应中微子灵敏度相当，甚至更好。对于VERITAS和所考虑的切伦科夫望远镜阵列站点，由于周围山脉的存在，预期的中微子灵敏度比MAGIC站点高出3倍。
2014-07-02 astro-ph.HE astro-ph.IM
New IceTop Trigger in the context of the planned IceCube Surface Detector Enhancement at the South Pole
针对 IceTop 积雪导致灵敏度下降及现有触发器对倾斜簇射效率不足的问题，本文研究基于单水箱击中多重数的新触发器，并通过模拟和南极一天测试验证其性能。
2024-01-22 astro-ph.HE astro-ph.IM
Reconstruction of inclined cosmic-ray properties with GRAND data
本文提出一种结合类点源波前描述与角分布函数的方法，用于重建天顶角大于60°的倾斜广延大气簇射的到达方向和能量，并在GRANDProto300模拟与实验数据中完成验证。
2025-07-06 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Tau neutrino search with Cherenkov telescopes
切伦科夫望远镜可能有能力通过寻找非常倾斜的簇射来探测高能τ中微子。如果一个τ中微子产生的τ轻子从地壳中逃逸出来，它会衰变并引发一个可以被荧光/切伦科夫望远镜探测到的空气簇射。本文用蒙特卡罗模拟方法详细模拟了能量范围从1 PeV到1 EeV的τ中微子引起的事件率。对于一组示例位置，考虑了地形条件。正如预期的那样，我们发现中微子的灵敏度取决于从天体物理源的能谱的形状。我们比较我们的研究结果与专用的IceCube中微子望远镜在不同条件下的灵敏度。我们还发现，几个因素的差异，可以观察到的地形条件采样的网站。
2013-08-01 astro-ph.HE astro-ph.IM
Physics Potential of a Radio Surface Array at the South Pole (ARENA 2018)
无线电天线的表面阵列将提高IceTop阵列的性能，并实现新的互补科学目标。首先，宇宙射线空气簇射的准确性将得到提高，因为无线电阵列提供了电磁分量的量热测量，并且对簇射最大值的位置很敏感。这种增强的精度可以用来更好地测量质量组成，寻找可能的质量依赖的各向异性的宇宙射线的到达方向，以及更彻底的测试强子相互作用模型。其次，射电阵列对倾斜阵雨的敏感性将增加宇宙射线测量的天空覆盖范围。第三，无线电阵列可以用来搜索来自银河系中心的PeV光子。由于IceTop计划在不久的将来通过闪烁体阵列进行增强，因此可以安装共享相同基础设施的无线电扩展，只需最小的额外努力和良好的科学前景。冰立方的冰-切伦科夫、闪烁和无线电探测器的组合将为高能银河宇宙射线的研究提供前所未有的精确度。
2018-11-01 astro-ph.HE astro-ph.IM
LOPES-3D, an antenna array for full signal detection of air-shower radio emission
为了更好地了解大面积空气簇射发射的无线电信号，并进一步发展高能宇宙射线的无线电探测技术，LOPES实验被改装为LOPES-3D。LOPES-3D能够测量宇宙射线空气簇射的无线电发射的电场的所有三个矢量分量。对垂直分量的额外测量应该会提高方向和能量等初级宇宙线参数的重建精度，提高对倾斜簇射的灵敏度，并将有助于验证大气中发射机制的模拟。LOPES-3D将评估矢量测量在大规模应用中的可行性。为了直接测量所有三个电场分量，部署了定制的天线类型（三极）。天线类型的变化需要新的前置放大器和整体重新校准。给出了系统的重构和标定过程，并证明了LOPES-3D的可操作性。
2013-03-27 astro-ph.HE astro-ph.IM
The Auger Radio Infill SKALA Extension (ARISE): Science Case and Instrumentation (ARENA 2026)
Pierre Auger Collaboration（皮埃尔·奥热合作组）
该研究介绍2025年部署于奥格天文台的ARISE仪器，其以50-350 MHz宽频带、433米密间距天线设计，旨在实现100 PeV以上近垂直空气簇射的高效探测，为宇宙线研究提供低系统不确定性的观测数据。
2026-09-01 astro-ph.HE astro-ph.IM
First measurements with prototype radio antennas for the IceTop detector array
用无线电天线扩展大规模空气簇射阵列可以提高探测器的性能，因为宇宙射线空气簇射的无线电发射提供了对电磁分量的额外测量。IceCube表面探测器IceTop与无线电探测器以及新的粒子探测器以混合方式进行仪器化，将提高测量和重建精度，并允许对高度倾斜的空气簇射进行表征。这将使人们能够更好地了解冰中中微子测量的大气背景。它还为新的科学案例提供了机会，例如从银河系中心寻找PeV伽马射线，从冰立方网站全年可见，倾角为61 $^{\circ}$。除了已经在南极运行的几个闪烁体粒子探测器外，还于2019年1月在IceCube现场部署了两个原型无线电天线，使用与闪烁体相同的DAQ系统。这些天线作为未来部署无线电天线的测试装置，扩展了IceTop足迹内计划的闪烁体阵列。在本程序中，将介绍用于部署的天线以及处理粒子和无线电探测器信号的混合DAQ系统。在南极的第一次测量结果将被提出，未来的计划，一个完整的混合粒子和无线电探测器阵列内的冰顶足迹将被显示。
2019-08-28 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.ins-det
Performance of the HAWC Observatory and TeV Gamma-Ray Measurements of the Crab Nebula with Improved Extensive Air Shower Reconstruction Algorithms
本文报告了HAWC天文台通过改进大气簇射重建算法（包括噪声抑制、方向拟合修正和横向分布拟合）显著提升了能量分辨率、角分辨率和背景抑制能力，并以蟹状星云观测验证了其对TeV伽马射线点源的探测灵敏度。
2024-07-01 astro-ph.HE astro-ph.IM
Measuring the muon content of inclined air showers using AERA and the water-Cherenkov detectors of the Pierre Auger Observatory
利用AERA和Pierre Auger观测站的水切连尼夫探测器，结合无线电发射和粒子足迹分析，研究倾斜大气簇射中μ子含量，验证了轻质量组成导致的μ子不足。
2026-01-07 astro-ph.HE astro-ph.IM
Recent Highlights from the Auger Engineering Radio Array
本文报告AERA在簇射极大深度测量、基于银河射电恒星时调制的绝对标定与长期稳定性验证，以及利用混合事例首次以射电数据证实缪子缺失等方面的成果，为AugerPrime射电探测器分析奠定基础。
2025-07-11 astro-ph.HE astro-ph.IM
