A Realistic Treatment of Geomagnetic Cherenkov Radiation from Cosmic Ray Air Showers
基于三维蒙特卡罗模拟得到的真实地球磁场中的气流，对超高能宇宙射线引发的空气簇射的相干电磁辐射进行了宏观计算.我们讨论了正确处理空气中的折射率的重要性，由格莱斯顿和戴尔的法律，这极大地影响了脉冲的某些配置相比，一个简化的治疗使用一个恒定的指数。我们预测，特别是地磁切伦科夫辐射，它提供了强信号，在高频率（GHz），为某些几何形状连同“正常辐射”的淋浴最大值，导致在频谱的双峰结构。我们还提供了一些信息的数值程序被称为EVA 1.0。
2012-08-29 astro-ph.HE
Cherenkov radio pulses from electromagnetic showers in the time-domain
从第一性原理出发，导出了介质中单个带电粒子径迹产生的切伦科夫射电脉冲的电场。本文提出了一种在时域内求取脉冲的算法，用于数值计算。该算法是实现在一个蒙特卡罗模拟的电磁簇射在稠密介质（专门设计用于相干无线电发射应用），可能会引起超高能中微子的相互作用。在时域和频域同时获得了由这种簇射产生的相干切伦科夫射电辐射。通过对脉冲进行傅立叶变换并将其与在模拟中直接获得的频谱进行比较来执行一致性检查，如预期的那样，产生完全一致的结果。切伦科夫锥内的时间结构的逆转和相应的脉冲的符号详细解决。结果，除了测试算法用于在频域中的参考计算，揭示了新的光的无线电脉冲在时域中的属性。脉冲在时域中的形状与簇射中过量电荷的深度发展直接相关，并且其宽度与相对于切伦科夫方向的观察角度直接相关。这一信息对于解释实际数据具有重要的实际意义。
2010-02-20 astro-ph.HE
Universality of Cherenkov Light in EAS
用非成像切伦科夫探测器阵列重建宇宙射线引起的广泛的空气簇射，需要知道任何给定的空气簇射的切伦科夫产率为一组给定的簇射参数。虽然空气簇射是以随机级联的方式发展的，但簇射中粒子的某些特性已经被证明来自普适概率分布，这一特性被称为簇射普适性。簇射中带电粒子的能量和角分布都已被参数化。人们可以使用这些分布来计算切伦科夫光子产额，作为在簇射发展的各个阶段的带电粒子的切伦科夫锥的角分布。这个切伦科夫光子产额可以制成表格，用于重建空气簇射。在这项工作中，我们开发的Cherenkov角分布和每个簇射粒子的Cherenkov产率的计算，并显示如何构建一个查找表来捕获这些分布的相关功能，供一般使用。我们比较我们的计算结果与完整的，粒子堆栈，蒙特卡罗模拟的切伦科夫光产生的广泛的空气淋浴使用CORSIKA-IACT的结果。我们比较了几个探测器中切伦科夫光子通量的横向分布和单个探测器中切伦科夫光子的到达时间分布。
2023-03-28 astro-ph.HE hep-ph
Asymmetry of the angular distribution of Cherenkov photons of extensive air showers induced by the geomagnetic field
空气簇射中切伦科夫光的角分布与簇射电子和正电子的角分布密切相关。由于带电粒子在广泛的空气簇射被偏转的磁场的地球，变形的角分布的切伦科夫光，这将是近似对称的簇射轴，如果没有磁场的存在，是预期的。在这项工作中，我们研究了切伦科夫光分布的变化作为一个函数的方位角在垂直于簇射轴的平面。据发现，由地磁场引起的不对称性是最显着的阵雨演变的早期阶段和阵雨到达几乎垂直于当地地磁场的矢量。此外，它表明，忽略切伦科夫光的方位角不对称性可能会导致显着的下或高估的切伦科夫光信号，特别是在当地的地磁场是强的网站。基于CORSIKA模拟，切伦科夫光的方位分布依赖于垂直于簇射轴的磁场分量和局部空气密度被参数化。这种参数化提供了一种有效的近似方法，用于估计宇宙线和伽马射线实验中簇射模拟和重建的切伦科夫光分布的不对称性，在这些实验中观察到能量高于10^14 eV的簇射的切伦科夫信号。
2014-05-19 astro-ph.HE astro-ph.IM
Parametrization of the angular distribution of Cherenkov light in air showers
空气簇射产生的切伦科夫光对地面伽马射线和宇宙射线观测站观测到的信号有很大贡献。然而，没有描述这种现象是可用的，涵盖小和大角度的簇射轴的区域。为了填补这一空白，切伦科夫光子的角分布的参数化进行的物理动机的参数函数。模型参数的约束，使用模拟的伽马射线和质子簇射的能量在TeV到EeV的区域。其结果是，一个新的参数化，提高了以前的作品的精度。这里提出的结果可用于重建簇射成像切伦科夫望远镜以及在重建簇射轮廓与荧光探测器。
2021-02-05 astro-ph.HE astro-ph.IM
Mastering 3D-detection of Extensive Air Showers in Cherenkov Light
该研究介绍一种新型SPHERE系列探测器，结合反射与直接光探测实现三维广延大气簇射观测，旨在1-100 PeV能量范围内研究宇宙射线质量组成。
2025-05-10 astro-ph.HE
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
Measuring temporal characteristics of the Cherenkov radiation signal from extensive air showers of cosmic rays with a wide field-of-view telescope addendum to the Yakutsk array
自2012年以来，宽视场切伦科夫望远镜一直在雅库茨克阵列实验的周围工作。它的主要功能是测量由宇宙射线的大范围空气簇射引起的切伦科夫辐射信号的波形。对望远镜收集的数据集进行分析，目的是重建簇射发展的参数，以及阵列探测器其余部分测量的主要簇射特征。在本文中，所观察到的切伦科夫辐射信号的持续时间作为簇射核心距离的函数被用来估计簇射最大值的深度以不同的方式，基于模型模拟的结果。
2022-02-09 astro-ph.HE astro-ph.IM
On the Estimation of the Depth of Maximum of Extensive Air Showers Using the Steepness Parameter of the Lateral Distribution of Cherenkov Radiation
利用蒙特卡罗模拟的广泛的空气阵雨，我们表明，最大深度的阵雨，$X_{max}$可以估计使用$P=Q(100)/Q(200)$，在100和200米的簇射核心，这是已知的切伦科夫辐射在地面上的横向分布的陡度参数的切伦科夫光子密度的比率。一个简单的二次模型已拟合到一组数据从模拟广泛的空气淋浴，有关的陡度参数和淋浴的最大深度。然后在另一组模拟淋浴器上对该模型进行了测试。模拟的阵雨的实际最大深度与从切伦科夫光的横向分布获得的最大深度之间的平均差约为9 $g/cm^2$。此外，一个更直接的估计从$P$的初始粒子的质量的可能性进行了研究。这两个量之间的指数关系已被拟合。将该模型应用到另一组簇射中，我们发现初级粒子的估计质量与实际质量之间的平均差异小于0.5原子质量单位。
2021-06-04 astro-ph.HE astro-ph.IM
Cherenkov light Extrapolation at Ultra High Energy Cosmic Rays in Extensive Air Showers
用计算机程序CORSIKA模拟了高能宇宙射线（E>=10^16 eV）作用下的广延空气簇射（EAS）粒子的切伦科夫光横向分布函数（LDF）。在此模拟的基础上构建的参数化使我们能够重建事件，也就是说，从Tunka-25设施记录的切伦科夫光信号幅度重建产生EAS的粒子的类型和能量。考虑了切伦科夫光LDF近似在能量范围（10^16-2.10^18 eV）的外推。
2011-03-22 astro-ph.HE physics.gen-ph
New approach to primary mass composition analysis with simultaneous use of ground and fluorescence detectors data
我们研究的可能性重建的主要质量组成的组合使用的基本淋浴特性，在混合动力实验中测量，如从荧光侧和信号在水切伦科夫坦克或在塑料制冷剂从地面侧淋浴最大的深度。为了优化区分性能的淋浴可观的组合，我们采用Fisher的判别分析，并给出统计估计分离的Fisher变量的质子和铁原色的分布。在最后阶段，我们应用多参数拓扑分析，这些分布提取组合物从制备的混合物与已知的分数从不同的初级粒子的阵雨。结果表明，由于高灵敏度的水箱μ子，结合它们与$\xmax$的信号看起来特别有前途的质量成分分析，提供的能量是确定从纵向簇射剖面。
2009-10-19 astro-ph.HE
Comment on Japanese Detection of Air Fluorescence Light from a Cosmic Ray Shower in 1969
我们检验了Hara等人在1969年提出的使用空气荧光技术观察到10^19 eV宇宙射线广泛空气簇射的说法。我们发现很可能观察到了荧光，这证实了这是第一次这样的观察。Hara等人和他们在康奈尔大学的友好竞争者的工作为皮埃尔·奥格天文台和望远镜阵列等现代实验铺平了道路。
2011-12-24 astro-ph.HE physics.hist-ph
Near-Field Effects of Cherenkov Radiation Induced by Ultra High Energy Cosmic Neutrinos
超高能宇宙中微子的射电探测已经成为一个成熟的领域。射电探测中的切伦科夫脉冲来源于Askaryan效应引起的粒子簇射电荷过剩。当细长簇射的大小与探测距离相当时，通过远场近似计算切伦科夫脉冲的传统方法失效。本文采用时域有限差分法（FDTD）对切伦科夫脉冲的近场特性进行了数值研究。我们的研究表明，近场辐射表现出非常不同的行为，从远场之一，因此可以很容易地识别。对于地面阵列中微子探测器，近场辐射将提供一个独特的签名，由电子中微子电荷电流相互作用诱导的超高能电磁簇射。这在中微子味道识别中可能是有用的。
2010-12-23 astro-ph.HE
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
Modeling of the Tau and Muon Neutrino-induced Optical Cherenkov Signals from Upward-moving Extensive Air Showers
我们提出了一个详细的建模和计算方法来确定光学切伦科夫信号产生的向上移动广泛的空气簇射（EAS）诱导的$τ$ -轻子和μ子，来源于高能天体物理中微子在地球上相互作用。在arxiv：1902.11287中进行的物理建模和Cherenkov信号模拟的基础上，该方案包括一个新的、最先进的μ子中微子在地球内部传播的计算以及对$τ$ -轻子μ子衰变通道的贡献。建模考虑了所有可能的$τ$ -轻子衰变和μ子能量损失通道，这些通道馈送由τ和μ子发起的EAS产生的光学切伦科夫发射。EAS建模使用EAS中的电子能量、角和横向分布及其演化，以及切伦科夫发射的波长依赖性及其大气衰减。这里介绍的结果重点关注亚轨道（球载）和轨道（卫星）仪器的检测能力。后一种情况是为POEMMA计算的，以与arxiv：1902.11287中提出的情况进行比较，特别是包括$τ$ -轻子的μ子衰变通道和来自地球中μ子中微子相互作用的μ子EAS切伦科夫信号。通过详细说明所有这些个人的贡献，光学切伦科夫发射和检测，我们展示了如何合奏，包括μ子通道提供了一个大的检测能力，为天基，高能宇宙中微子探测。具体来说，我们表明，中微子能量$\lt$ 10 PeV，向上EAS灵敏度由于μ介子中微子在地球上的相互作用开始占主导地位的τ中微子相互作用，有效地扩展中微子的灵敏度较低的能量。
2020-11-19 astro-ph.HE
A parameterisation of the longitudinal Cherenkov emission profiles of gamma induced electromagnetic showers in the atmosphere in the GeV-TeV energy range
在伽马射线天文学中，大气层被用作热量计。GeV-TeV能量范围内的入射伽马射线是通过它们在大气中产生的电磁簇射和它们发出的切伦科夫光来观测的。我们的目标是获得一个参数化的纵向剖面的电磁簇射在大气中。这些簇射的纵向切伦科夫发射剖面可以用来重建γ光子的参数以及γ强子的鉴别。因此，获得这些配置文件的精确参数化可以用于IACT图像的分析，以及快速模拟大气中伽马诱导的簇射的切伦科夫发射。在此之前没有系统地进行过这种参数化。我们进行了大气中γ射线诱发的簇射的蒙特卡罗模拟。它们的切伦科夫发射纵剖面的参数化是基于粒子探测器物理学中使用的众所周知的伽马函数。我们评估的纵向切伦科夫发射轮廓的最大和平均深度的深度，以及参数$1/β$上的初始簇射的能量的依赖性。我们还研究了与伽马函数相关的各种参数的分布，发现$β/α$和$1/α$具有高斯分布，并且彼此不相关，这使得它们成为评估切伦科夫发射轮廓波动的合适变量。最后，我们提出了这两个变量的波动的参数化。
2020-10-30 astro-ph.HE astro-ph.IM
Cherenkov Tau Shower Earth-Skimming Method for PeV-EeV Tau Neutrino Observation with Ashra
本文描述了一种利用地球上τ中微子相互作用产生的衰变τ的空气簇射产生的切伦科夫光观测PeV-EeV τ中微子的方法。为了利用掠地τ中微子探测技术实现中微子天文学，由于以下问题，高精度地确定到达方向是关键：（1）通过识别源自地球表面内的那些顶点来明确识别中微子;（2）识别非常高能量的中微子源。Ashra探测器使用新开发的集光器，实现了42度直径的视场和角分分辨率。因此，它具有优越的角分辨率成像切伦科夫空气簇射。本文对Ashra-1切伦科夫τ簇射观测方法的灵敏度和宇宙线背景进行了估算。提供了调试运行和长期观察（配备齐全的触发系统和一个光收集器）的数据。我们的估计是基于一个详细的蒙特卡罗模拟，它描述了所有相关的淋浴过程，从中微子相互作用的切伦科夫光子探测产生的τ空气淋浴。此外，利用极大似然方法对确定切伦科夫簇射到达方向的潜力进行了评估。我们的结论是，Ashra-1探测器是一个独特的探测极高能量中微子及其加速器。
2012-10-01 astro-ph.HE astro-ph.IM
A Detailed Study on the Range Fluctuations of $10^{11}$eV to $10^{18}$eV Muons in Water and the Fluctuations of the Cherenkov Lights due to the Accompanied Cascade Showers initiated by Muons
我们的蒙特卡罗模拟程序（{ \it积分方法}）的有效性已被相应的分析程序所验证，该程序在方法上与我们的方法完全无关。此外，由我们的程序所获得的结果进行了比较，由不同的蒙特卡罗模拟程序（{ \it差分方法}），已专门利用不同的作者和它们之间的协议被发现是很好的。通过利用我们的Monte Carlo程序，其中的有效性是在两个不同的程序，我们调查不仅高能量μ子本身的波动，但也波动的各种量有关的能量损失的μ子，这是很难得到的{ \it差分方法}。也就是说，我们得到了μ子能量损失的涨落，由μ子引发的级联簇射引起的切伦科夫光的涨落以及它们之间的关联。最后，考虑到随机过程中所有可能的涨落，我们得到了KM 3探测器中切伦科夫光的跃迁曲线，并指出了在KM 3探测器中可靠估计μ子中微子事件的产物μ子能量的困难。
2010-10-25 astro-ph.HE
Event reconstruction with the proposed large area Cherenkov air shower detector SCORE
建议SCORE探测器由一个大阵列的光收集模块设计的广泛的空气簇射的切伦科夫光阵面采样，以检测高能量的伽马射线。探测器站的大间距使得可以以合理的努力覆盖巨大的区域，从而实现高达约几个10 PeV的能量的良好灵敏度。本文介绍了SCORE的事件重建算法，并用它在角分辨率、能量分辨率、簇射深度分辨率和γ/强子分离等方面获得了预期的探测器性能。
2009-09-03 astro-ph.HE astro-ph.IM
3D simulation for Cherenkov emissions in Extensive Air Showers
本文报道了广泛空气簇射（EAS）中切伦科夫光子辐射的三维数值模拟。CORSIKA是用于描述EAS的最广泛使用的蒙特卡罗生成器，但由于所需的大量数据存储和运行时间，不建议计算EAS在超高能量下的切伦科夫光发射。所提出的BinTheSky是一个框架来模拟切伦科夫光发射使用的空间信息产生的蒙特卡洛发生器。光在淋浴器中发射，传播并衰减到地面。该框架使人们能够计算光的空间，时间和方向分布在地面或在给定的高度，而超高能宇宙线实验的通常方法依赖于模拟的纵向簇射发展和参数化的横向簇射分布。
2017-02-10 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
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
Parametrization for Cherenkov light lateral distribution function in Extensive Air Showers
利用CORSIKA程序对Tunka-25型大范围空气簇射（EAS）阵列在10^13-10^16 eV能量范围内的切伦科夫光横向分布函数（LDF）进行了数值模拟。在此模拟的基础上，我们得到了一组近似函数的原始质子，铁核和伽玛量子的天顶角θ <=20。计算的切伦科夫光LDF与Tunka-25阵列测量的比较表明，初级粒子的识别和定义的“膝盖”周围的能量的机会。
2011-03-26 astro-ph.HE physics.gen-ph
Nitrogen fluorescence in air for observing extensive air showers
广泛的空气簇射引发空气中氮分子的荧光发射。紫外线是各向同性发射的，可用于观测大气中超过十分之一公里的大范围空气簇射的纵向发展。这一测量技术已经得到了很好的确立，因为几十年来，它一直被几个宇宙射线实验所利用。然而，空气簇射分析的一个基本方面是根据不同的大气条件描述荧光发射。不同的荧光产额直接影响空气簇射重建的能量标度。为了探索空气中氮荧光发射的各种细节，一些实验小组在过去十年中一直在进行专门的测量。大部分测量工作已经完成。这些实验小组在2002年开始的一系列空气荧光研讨会上讨论了他们的技术和结果。在2011年第八届$^{\rm{th}}$空气荧光研讨会上，有人建议开发一种描述氮荧光的通用方法，以应用于空气簇射观测。在这里，第一个分析的排放过程的主要依赖性的共同治疗。在不同波长的贡献，压力的依赖性，因为它是随着大气中的海拔高度的增加而降低，温度的依赖性，特别是所涉及的分子之间的碰撞截面，和碰撞去激发水蒸气的方面进行了讨论。
2012-12-10 astro-ph.HE astro-ph.IM
Simulation of propagating EAS Cherenkov radiation over the ocean surface
本文给出了切伦科夫光在海洋上空发展的大范围空气簇射中在空气和水中传播的计算结果。限制天顶角的阵雨，在该注册的闪烁的反射切伦科夫光子的卫星为基础的探测器TUS是可能的，进行了分析，考虑到海洋表面上的波浪。
2011-10-21 astro-ph.HE
Azimuthal distribution of Cherenkov photons and corresponding electron-positron asymmetry in EASs of different primaries
本文研究了不同能量的$γ$射线、质子和铁原色以不同的天顶距入射在高空观测高度上所引发的广泛空气簇射（EAS）中切伦科夫光子的方位分布。本文还研究了电子和正电子的方位角分布及其不对称行为，以了解电子自旋共振中切伦科夫光子的方位角分布特征。这项研究背后的主要动机是，看看切伦科夫光子的方位角分布是否可以提供任何手段来区分$γ$射线引发的阵雨从强子引发的阵雨在地面$γ$射线天文实验。除此之外，这种研究对于理解$γ$射线簇射和强子簇射的一般性质也是重要的。我们使用CORSIKA 6.990模拟软件包来生成簇射。研究表明，切伦科夫光子的方位角分布具有双峰性质，这是由于电子和正电子在方位角平面上的分离造成的。分布的图案是更敏感的初级粒子的能量比它的入射角。$γ$射线和手离子引发的簇射的分布没有显著差异。
2018-03-31 astro-ph.HE astro-ph.IM
Modeling the Optical Cherenkov Signals by Cosmic Ray Extensive Air Showers Directly Observed from Sub-Orbital and Orbital Altitudes
今后在亚轨道和轨道高度观测地球大气层的基础上进行的实验计划包括光学切伦科夫照相机，以观测高能宇宙辐射通过与地球及其大气层相互作用而产生的大范围空气簇射。正如其他地方所讨论的，特别相关的是由天体物理中微子掠过地球并在地球上相互作用而引发的向上移动的簇射的情况。切伦科夫相机，通过观察地球的边缘，也可以探测到能量从小于一个PeV到最高能量（几十个EeV）的宇宙射线。使用定制的计算方案，以确定预期的光学切伦科夫信号，从这些高能宇宙射线，我们估计的灵敏度和事件率的球载和卫星为基础的仪器，我们的分析集中在极端宇宙空间天文台搭载超压气球2（EUSO-SPB 2）和极端多信使天体物理学探测器（POEMMA）实验。我们发现预期的事件率大于每小时的实验实时时间的数百个事件，从而能够从亚轨道和轨道高度对切伦科夫探测技术进行有希望的全面测试，以及可以用于理解仪器响应的保证信号。
2021-06-09 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
Feasibility of VHE gamma ray detection by an array of imaging atmospheric Cherenkov telescopes using the fluorescence technique
在过去的20年里，天体粒子物理学的新技术得到了发展，提供了对电磁波谱最高端的访问。已经表明，一些源发射光子的能量接近100 TeV。然而，这些光子的通量非常低，需要新的探测技术来提高能量。一项新技术将使用新一代切伦科夫望远镜，即，Cherenkov望远镜阵列（CTA）被提议进一步推动能源前沿。它是基于探测广泛的空气簇射中发出的荧光辐射，这是一种成功用于超高能宇宙射线实验的方法，如皮埃尔俄歇天文台。它将补充标准的大气层切伦科夫成像技术，只需对目前正在为CTA开发的硬件进行微小修改，并且在其计划运行期间不会产生大量额外费用。
2015-08-01 astro-ph.HE astro-ph.IM
A GPU-based Calculation Method for Near Field Effects of Cherenkov Radiation Induced by Ultra High Energy Cosmic Neutrinos
超高能宇宙中微子的射电探测已经成为一个成熟的领域。射电探测中的切伦科夫信号来源于粒子簇射中的电荷过剩。当簇射的大小与探测距离相当时，传统的通过夫琅和费近似计算切伦科夫脉冲的方法就失效了。本文提出了一种基于时域有限差分法（FDTD）的切伦科夫脉冲的计算方法，并通过GPU的加速实现，获得了满意的计算效率。我们的方法提供了一种直接的近场计算方法，这对于研究超高能粒子簇射，特别是中微子荷流相互作用中产生的高能轻子所引起的电磁簇射具有重要意义。
2010-01-29 astro-ph.CO astro-ph.HE
Lateral Distribution Function of Extensive Air Showers Cherenkov Light and Stable Laws: Fast Modelling Method for the CORSIKA Code
本文提出用二维分数稳定分布近似切连科夫光横向分布函数，基于 CORSIKA 模拟，实现类似 NKG 的快速建模方法。
2024-11-28 astro-ph.HE astro-ph.IM
The Unreasonable Effectiveness of the Air-Fluorescence Technique in Determining the EAS Shower Maximum
我们回顾了所有现有的空气荧光测量的伸长率广泛的空气淋浴（平均EAS淋浴最大值（Xmax）与淋浴能量E的日志）超过1017 eV的斜率。我们发现所有当前和历史上的实验在30年内的能量范围从1017到3x 1018 eV显着的协议。在这个能量区间内的平均伸长率接近80 gm/cm 2/decade。在这个能量以上，北半球的实验与48 +/- 10 gm/cm 2/decade的平均伸长率非常一致，而南半球的实验具有26 +/- 2 gm/cm 2/decade的平坦伸长率。我们指出，考虑到在较低能量下的一致性，造成这种差异的可能的系统原因是不可能的。考虑到这一点，仅世界伸长率数据就可以表明北半球和南半球的UHECR成分差异，从而表明北半球和南半球天空中的UHECR源的多样性。
2021-12-01 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
Lateral density and arrival time distributions of Cherenkov photons in extensive air showers: a simulation study
我们利用CORSIKA模拟软件包研究了大范围空气簇射中切伦科夫光子的密度和到达时间分布的一些特征。本研究的主要目的是观察强子相互作用模型对Cherenkov光子的产生模式与簇射核距离的关系。这些研究在地面$γ$ -射线天文学中非常重要，可以有效地抑制巨大的宇宙线背景，其中大气切伦科夫技术在几百GeV到几TeV的能量范围内被广泛使用。我们发现，对于所有的初级粒子，切伦科夫光子的密度分布都服从负指数函数，其系数和斜率随初级粒子的类型、能量和相互作用模型组合的类型而不同。而切伦科夫光子的到达时间分布模式遵循形式为$t (r) = t_{0}e^{Γ/r^λ}$的函数，函数参数取值不同。强子相互作用模型组合对$γ$射线原色的密度和到达时间分布没有显著影响。然而，对于强子簇射，在不同的条件下，模型组合的影响是显着的。
2015-02-20 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Rare Events searches with Cherenkov Telescopes
地基成像切伦科夫望远镜阵列观测在TeV范围内宇宙伽马射线产生的扩展大气簇射中发射的切伦科夫辐射。这些事件的速率通常被2-3个数量级更丰富的宇宙射线诱导的阵雨所压倒。这些“背景”事件中的大部分在在线触发级别被否决，但相当大的一部分仍然通过数据采集系统并被保存用于离线重建。这些事件携带了什么样的信息，通常在分析中被拒绝？有没有可能这些数据中隐藏着奇异的签名？在贡献中，一些科学的情况下，和有关的问题，为当前和未来一代的这些望远镜的事件重建将进行讨论。
2017-01-13 astro-ph.HE
A detailed study on the range fluctuations of 10^{11}eV to 10^{18}eV muons in water and the fluctuations of the Cherenkov light yields due to the accompanied cascade showers initiated by muons. Part1: High Energy Muons
我们的蒙特卡罗模拟程序（时间序列程序）的有效性已被相应的分析程序所验证，该程序在方法上与我们的方法无关。此外，我们的程序所获得的结果进行了比较，通过不同的蒙特卡罗模拟程序（v_{cut}程序），已专门利用不同的作者和我们之间的协议，他们被发现是好的。通过利用我们的Monte Carlo程序，其有效性是保证在两个不同的程序，我们不仅调查的高能量μ子本身的波动，但也波动的各种量的能量损失的μ子，这是很难得到的v_{cut}程序。也就是说，我们在本文（第一部分）中得到了μ子能量损失的涨落。在随后的论文（第二部分）中，基于第一部分中提出的思想，我们将详细研究μ子的初级能量与它们的能量沉积之间的相关性，以及有关μ子的能量沉积与它们在KM 3探测器中的切伦科夫光产额之间的相关性。
2011-08-05 astro-ph.HE
The lateral distribution function of cosmic-ray induced air showers studied with the HAWC observatory
大气簇射的粒子横向分布函数（LDF）对宇宙射线的质量成分和初级能量很敏感。LDF的研究是很难执行，由于实验的影响，如采样偏差，以及粒子密度的波动。高海拔水切伦科夫（HAWC）天文台是位于墨西哥中部海拔4100米的密集空气簇射阵列，是非常适合于执行详细的事件，事件的LDF的多TeV宇宙射线阵雨的研究。探测器装有1,200个光电倍增管（PMT），装在装有60毫升水的切伦科夫水箱中。本文研究了HAWC在2016年记录的宇宙线空气簇射的LDF，能量在3 TeV和300 TeV之间，天顶角< 16.7 $^{\circ}$。这些数据用于确定HAWC站点LDF的最佳参数化。由此得到了侧射年龄，并分析了侧射年龄对宇宙线质量成分的敏感性。
2019-08-21 astro-ph.HE
Studies of the Time Structure of Extended Air Showers for Direction Reconstruction with the HAWC Outrigger Array
高海拔水切伦科夫（HAWC）伽马射线天文台是一个地面空气簇射阵列，旨在探测大气空气簇射的次级粒子在水中产生的切伦科夫光。为了提高在最高能量下的灵敏度，特别是对于落在主阵列之外的簇射芯，在主阵列（支腿阵列）周围安装了345个较小的水切伦科夫探测器（WCD）。这一扩展将HAWC的仪表化面积增加了四倍。随着阵列尺寸的增加，以及探测距离核心更远的簇射粒子的能力，了解簇射阵面的时间结构对于准确的方向重建至关重要，并要求进行适当的建模。在这方面的贡献，我们提出了一个模型的淋浴前所期望的观察得到的支腿从蒙特卡罗模拟。将该模型应用于簇射改造，研究了空气簇射参数的改进。
2019-08-29 astro-ph.HE astro-ph.IM
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
Software Suite for Modeling Cherenkov Images of Extensive Air Showers in the SPHERE-3 Detector
本文介绍了一套用于模拟SPHERE-3望远镜探测器网格上切伦科夫光形成的计算软件，以支持1-1000 PeV宇宙线起源与传播研究。
2024-10-19 astro-ph.HE astro-ph.IM
Cosmic tau neutrino detection via Cherenkov signals from air showers from Earth-emerging taus
我们对地球中τ中微子和反中微子相互作用产生的地球出射$τ$ -轻子的通量和能谱进行了新的详细计算。地球分层模型用于描述地球的变密度剖面。不同的假设，关于中微子带电和中性电流截面以及$τ$ -轻子能量损失模型被用来量化的系统不确定性，从这些结果。然后，基线模拟用于产生光学切伦科夫信号从向上移动的广泛的空气簇射产生的$τ$ -轻子衰变在大气中，适用于一系列的天基仪器。我们使用这个模拟来确定中微子的灵敏度为$E_ν>$ 10 PeV的天基实验的性能类似的探测器的极端多信使天体物理学（POEMMA）目前正在研究的任务。
2019-10-11 astro-ph.HE hep-ph
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
Parameterisation of lateral density and arrival time distributions of Cherenkov photons in EASs as functions of independent shower parameters for different primaries
用CORSIKA程序模拟了100 GeV ~ 100 TeV能量范围内广泛空气簇射（EASs）中切伦科夫光子的横向密度和到达时间分布。在此基础上，得到了不同观测高度、天顶角从0 $^\circ$到40 $^\circ$入射的初级$γ$射线光子、质子和铁核的近似函数。这样的参数化是重要的初级粒子识别，重建的簇射观测值，从而更有效地解开的$γ$射线簇射的强子簇射。从我们的参数化分析中，我们发现，即使横向密度的几何形状（$ρ_{ch}$）和到达时间（$t_{ch}$）分布对于特定能量处的不同原色是不同的（$E$），在特定的入射角（$θ$）和在特定的观察高度在从显示核（$H$）到给定距离的距离上，分布分别遵循相同的数学函数$ρ(E,R,θ,H) = a E^{b}\exp[-\{c R + (θ/d)^{2}-f H\}]$和$t(E,R,θ,H) = l E^{-m}\exp(n/R^{p})(θ^q+s)(u {H}^2+v)$，但是具有不同的函数参数值。
2018-07-25 astro-ph.HE astro-ph.IM
ShowerModel: A Python package for modelling cosmic-rayshowers, their light production and their detection
宇宙线观测站必须依靠蒙特卡罗模拟进行设计、校准和数据分析。详细的模拟在计算上要求很高。我们提出了一个名为ShowerModel的基于Python的软件包，用于模拟宇宙射线簇射、它们的光产生以及一系列望远镜的检测。它是基于参数化的切伦科夫和宇宙射线诱导的空气簇射的荧光发射。该软件包允许模拟荧光望远镜，成像空气切伦科夫望远镜，广角切伦科夫探测器或任何混合设计。ShowerModel被认为是一种加速计算的工具，不需要完全模拟，或者可以补充复杂的蒙特卡罗研究和数据分析（例如，作为交叉检查）。它也可以用于教育目的。
2021-02-28 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
The Tunka Radio Extension: reconstruction of energy and shower maximum of the first year data (ICRC 2015)
自2012年秋季投入使用以来，Tunka-Rex，空气切伦科夫探测器Tunka-133的无线电扩展，进行了三年的空气簇射测量。目前，该探测器由44个天线组成，分别连接到位于西伯利亚通卡山谷的空气切伦科夫和闪烁体探测器。在这些探测器的触发下，Tunka-Rex可以测量高达EeV级别的空气簇射的无线电信号。这种配置提供了一个独特的可能性之间的交叉校准空气切伦科夫，无线电和粒子技术。我们提出了重建方法的能量和簇射最大开发的COREAS模拟，它允许精确的竞争与空气切伦科夫技术。我们将这些方法应用于通卡-雷克斯在第一年获得的数据，我们使用交叉校准，我们比较的结果与重建的能量和簇射最大值通卡-133，这也提供了一个重建的簇射核心用于无线电重建。我们的方法已经表明，大气的簇射最大值（$X_\mathrm{max}$）的深度可以重建的精度优于40 g/cm $^2$的高质量的事件，在某些情况下，即使只有三个天线站有信号。能量精度与15%的空气切伦科夫精度相当。不久，将用第二年的独立数据对结果进行检查。
2015-09-04 astro-ph.HE astro-ph.IM
Tagging Spallation Backgrounds with Showers in Water-Cherenkov Detectors
宇宙射线μ子，特别是它们的次级介子分裂原子核（“spectrum”），产生快中子和β衰变同位素，这是低能实验的背景。在Super-Kamiokande中，这些β衰变是6- 18 MeV的主要背景，与太阳中微子和弥漫超新星中微子背景有关。在以前的论文中，我们表明，这些同位素主要是在阵雨中产生的，而不是孤立的。这解释了μ子切伦科夫光剖面中的一个峰值与spiral衰变之间的经验空间相关性，超级神冈德使用该空间相关性来开发新的spiral切割。然而，超级神冈测量的μ子光剖面与簇射物理学严重不一致。我们将展示如何解决这种差异，以及如何重建准确的配置文件的μ子和他们的淋浴从他们的切伦科夫光。我们提出了一个新的sparkle削减这些改进的配置文件的基础上，并量化其影响。我们的研究结果可以显着受益于超神冈的低能量研究，并将在较浅的深度，如拟议的超神冈探测器特别重要。
2015-11-23 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Probabilistic modeling of Cherenkov emission from particle showers
University of Wisconsin—Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；Academia Sinica（中央研究院）
本文提出概率模型描述粒子 shower 在冰或水中的 Cherenkov 光产率，以提高事件间波动的描述精度，从而提升中微子望远镜的模拟准确性。
2026-02-16 astro-ph.HE 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
Detection of ultra-high energy cosmic ray showers with a single-pixel fluorescence telescope
我们提出了一个概念，大面积，低成本的超高能宇宙射线（UHECR）的单像素望远镜（FAST）的荧光探测器阵列的检测，解决下一代的UHECR实验的要求。在FAST设计中，大视场由反射镜或菲涅耳透镜的焦平面处的几个像素覆盖。我们报告的第一个结果的FAST原型安装在望远镜阵列网站，包括一个单一的200毫米光电倍增管在焦平面的1米$^2$菲涅尔透镜系统采取的原型的JEM-EUSO实验。FAST原型在19个夜晚进行了数据采集，显示出卓越的运行稳定性。我们在几公里的距离上探测到了激光发射，以及16个非常重要的UHECR阵雨候选者。
2015-10-15 astro-ph.HE astro-ph.IM
A Study of the Effect of Molecular and Aerosol Conditions in the Atmosphere on Air Fluorescence Measurements at the Pierre Auger Observatory
皮埃尔·俄歇天文台的空气荧光探测器设计用于对10 ^18 eV以上的宇宙射线产生的大范围空气簇射进行量热测量。为了校正这些测量结果中大气波动带来的影响，天文台配备了一组监测仪器来记录探测器所在地的大气状况，探测面积超过3，000平方公里。大气数据被广泛用于空气簇射的重建，并且对于正确确定簇射能量和簇射极大值的深度特别重要。本文总结了皮埃尔俄歇天文台自2004年开始正常运行以来测量的分子和气溶胶条件，并讨论了这些测量对空气簇射重建的影响。在10^18和10^20 eV之间，由于所有大气效应导致的系统不确定度在簇射能量测量中从4%增加到8%，在簇射最大值测量中从4 g/cm ^2增加到8 g/cm ^2。
2010-02-02 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Muons as a tool for background rejection in Imaging Atmospheric Cherenkov Telescope arrays
在宇宙射线质子和原子核引发的空气簇射中，μ介子的存在被公认为是将这种簇射与伽马射线引发的簇射分开的有力工具。然而，到目前为止，这种方法已被充分利用，只有地面粒子探测阵列。我们探讨了使用切伦科夫光μ子作为背景抑制工具成像大气切伦科夫望远镜阵列在最高能量的可行性。我们采用的切伦科夫光从个别μ子的分析模型，允许快速模拟大量的阵雨在混合模式。这使我们能够以可接受的计算时间成本探索非常高的背景抑制功率范围。我们表明，非常大（$\gtrsim$ 20米镜直径）的望远镜，有效的识别μ子光可能会导致高达10 $^{-5}$的背景抑制水平，同时保持高效率的伽马射线。虽然在成像切伦科夫望远镜阵列的数据分析中有效利用μ子切伦科夫光仍然存在许多挑战，但我们的研究表明，对于至少包含一个大型望远镜的阵列，这是一个非常值得努力的工作。
2021-11-23 astro-ph.HE astro-ph.IM
Singular Templates of Imaging Cherenkov Shower distribution (STOICS): A background estimation method for Very-High-Energy $γ$-ray observations
Department of Physics and Astronomy, Barnard College, Columbia University（哥伦比亚大学巴纳德学院物理与天文系）；Université Paris-Saclay, Université Paris Cité, CEA, CNRS, AIM（巴黎萨克雷大学、巴黎西岱大学、法国原子能和替代能源委员会、法国国家科学研究中心、天体物理学与信息数学研究所）；Department of Physics, University of Maryland（马里兰大学物理系）；NASA Goddard Space Flight Center（美国宇航局戈达德太空飞行中心）
针对扩展 γ 射线源的 IACT 数据分析，当源角尺寸超过或占据视野显著部分时，需采用基于奇异值分解的背景估计方法以提高系统不确定性的理解。
2026-03-17 astro-ph.HE astro-ph.IM
Muons as a tool for background rejection in imaging atmospheric Cherenkov telescope arrays
在宇宙射线质子和原子核引发的空气簇射中存在μ介子，这是一个很好的工具，可以将这种簇射与伽马射线引发的簇射区分开来。然而，到目前为止，这种方法已被充分利用，只有地面粒子探测阵列。在这篇文章中，我们探讨了使用切伦科夫光从μ子作为背景抑制工具成像大气切伦科夫望远镜阵列在最高能量的可行性。我们采用的切伦科夫光从个别μ子的分析模型，允许快速模拟大量的阵雨在混合模式。这允许在计算时间方面以可接受的成本探索非常高的背景抑制功率状态。我们发现，对于非常大的望远镜（$\gtrsim$ 20米直径），有效的识别μ子将提供一个重大的改进，相对于标准的背景抑制技术在能量超过几十TeV。
2021-09-09 astro-ph.HE astro-ph.IM
Using ultra-high energy cosmic rays and air showers to test Lorentz invariance within modified Maxwell theory
超高能的宇宙射线和空气簇射是检验洛伦兹不变性有效性的独特工具。一个简要的概述是这样的测试集中在各向同性，非双折射洛伦兹违反（LV）的光子部门。基于真空切伦科夫辐射和光子衰减的明显缺乏，LV参数$κ$绑定到$-0.6 \cdot 10^{-20} < κ< 6 \cdot 10^{-20}$（98\% CL）。我们报告了宇宙射线光子观测的最新极限和在空气簇射中测试真空切伦科夫辐射的初步结果。
2022-08-18 astro-ph.HE hep-ph
