Measuring the Cosmic Ray Muon-Induced Fast Neutron Spectrum by (n,p) Isotope Production Reactions in Underground Detectors
虽然宇宙射线μ子本身在地下探测器中相对容易被否决，但它们与原子核的相互作用通过以下方式产生了更阴险的背景：（i）探测器内部由μ子诱导的溅射反应产生的长寿命同位素的衰变，（ii）由从探测器外部进入的快速μ子诱导的中子引发的溅射反应，以及（iii）由从探测器外部进入的快速μ介子诱导的中子引发的核反冲。这些背景很难被否决或屏蔽，对于太阳能、反应堆、暗物质和其他地下实验来说非常重要，特别是在追求增加灵敏度的时候。我们使用fluka来计算宇宙射线μ子产生的所有主要次级中子的产生率和光谱，特别关注次级中子，因为它们很重要。由于中子能谱急剧下降，总中子产生率只对相对较软的中子敏感，而对快中子成分不敏感。我们表明，在10和100兆电子伏之间的范围内的中子谱，而不是探测的（n，p）-诱导的同位素生产率12 C（n，p）12 B和16 O（n，p）16 N在油和水基探测器。12B的结果与最近的KamLAND测量结果吻合得很好。这些结果除了检验μ子秒数的计算外，还具有实际意义，因为1/2B（T1/2 = 20.2ms，Q = 13.4MeV）和16N（T1/2 = 7.13s，Q = 10.4MeV）是这些探测器的主要空间背景。
2005-09-16 hep-ex hep-ph nucl-ex
Atmospheric Muon Flux at Sea Level, Underground, and Underwater
垂直海平面μ介子谱能量超过1GeV和地下/水下μ介子强度在18公里w.e.计算了结果特别是整理了大量的地面，地下和水下μ子数据。在强子级联计算中，考虑了非弹性截面随能量的增长以及π介子与核碰撞中π介子、K介子和核子的产生。为了计算瞬发μ介子对μ介子通量的贡献，我们采用了两种唯象方法来研究粲产生问题：复合夸克-部分子模型和夸克-胶子弦模型。为了求解均匀介质大深度处的μ子输运方程，采用了半解析方法。给出了描述数值结果的简单拟合公式。我们的分析表明，在深度达6-7公里W。例如，基本上所有关于μ介子强度的地下数据彼此相关，并且与传统μ介子的预测深度-强度关系在10%以内。然而，高能海平面数据以及在大深度的数据是相互矛盾的，不能定量描述一个单一的核级联模式。
2000-01-02 astro-ph hep-ph
Comparing Calculations of Seasonal Variations of Atmospheric Muons in Deep Underground Detectors
本文利用结合MCEq与PROPOSAL的MUTE工具，在不同宇宙射线和强子模型下计算2000米水当量深度的大气缪子日通量，并与以往方法比较，以研究季节性变化。
2025-08-25 astro-ph.HE hep-ph
Cosmic muon flux at shallow depths underground
我们认为宇宙μ介子的背景下，位于浅深度的装置。我们提出了一个相对简单的海平面μ子谱公式，它允许计算垂直μ子强度和积分μ子通量密度对覆盖层的依赖关系。μ子通量依赖于天顶角在覆盖层的10至100米的标准岩石表明，μ子角分布几乎没有改变，在这个间隔。我们提出了μ介子角分布的三个典型的装置位置在表面上的测量和在浅深度。结果表明，对于这样的装置，主动屏蔽“伞”应该重叠一个θ~ 80 ^o的天顶角，以消除宇宙μ子背景。
2006-01-17 hep-ph nucl-ex
Pion and neutron production by cosmic-ray muons underground
本文研究了宇宙μ子在地下不同深度产生正π介子和正中子的情况。我们首先测试的等效光子方法在特定情况下的$Δ$激发的μ子。我们发现，这种方法，当它忽略了横向响应的动量依赖性，再现非常好的理论μ子截面。这一成功使我们将该方法应用于更高的能量，在那里它还没有被测试过。我们用这种方法从已知的光吸收截面计算了液体闪烁体中正π介子的产生。在20米的浅深度，我们的估计再现了测量结果。对于中子发射，我们包括了明显的来源，如巨共振激发，准氘核过程，准自由π介子产生以及π介子俘获后发射的中子。我们的评估低估了产生的中子数，并发现对深度的依赖性太弱。这表明次级中子的产生在所有深度都很重要。
1995-04-19 hep-ph
High energy leptons from muons in transit
数值计算了μ子在输运过程中产生轻子对的电子和τ的能量分布。我们使用微分截面来计算地下轻子通量从入射大气μ子通量，考虑传统和提示通量的贡献。本文给出了带电电流微分中微子截面的一个近似形式，并用于计算由大气中微子产生单轻子。我们比较了由入射μ子产生的地下轻子通量与由入射中微子和μ子韧致辐射光子产生的地下轻子通量。我们讨论了它们与地下探测器的相关性。
2010-02-11 hep-ph
Gamma Ray Astronomy with Underground Detectors
地下探测器测量来自中微子的μ子的方向。他们还可以观察到地球大气中伽马射线产生的下行μ子。虽然伽马射线簇射的μ子数量很少，但它们产生的μ子数量足以探测到GeV和TeV望远镜观测到的源。对于较浅的AMANDA和贝加尔湖探测器，由于阈值高出100倍，μ子产生的概率约为$1\%$，因此对于典型的GRO源，这些仪器可以与GeV卫星探测器的探测效率相匹配，因为它们的有效面积大了$10^4$倍。μ子必须有足够的能量来精确地重建它们的方向。另一方面，非常高能的μ子是罕见的，因为它们只由更高能量的伽马射线产生，其通量被源处通量的减少和星际光的吸收所抑制。我们表明，有一个窗口的机会，μ子天文学在100 GeV的能量区域，很好地匹配的阈值能量的AMANDA和贝加尔湖探测器。
1995-07-20 astro-ph hep-ph
The atmospheric charged kaon/pion ratio using seasonal variation methods
自20世纪50年代以来，地下μ子的季节效应是一个很好的研究现象。入射宇宙射线的相互作用高度随着大气温度的变化而变化，从而影响介子（主要是π介子和K介子）的产生高度。这些介子的衰变产生了可以在地下检测到的μ子。介子衰变是介子产生的主要过程，而以前的工作没有考虑到K介子的影响。在这项工作中，Barrett和MACRO的方法被扩展到包括K介子的影响。这些努力产生了一种新的方法来测量大气K/ $π$比的能量超出了目前的固定目标实验。这些方法被应用到数据从MINOS远探测器。开发了一种方法，用于在其他地下探测器上进行这些测量，包括OPERA、Super-K、IceCube、Baksan和MINOS近探测器。
2010-08-16 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Tau Neutrinos Underground: Signals of $ν_μ\to ν_τ$ Oscillations with Extragalactic Neutrinos
通过测量河外中微子的$ν_μ\to ν_τ$振荡引起的中微子向上的强子簇射、电磁簇射和向上的μ子，可以观测到高能τ中微子的出现。我们定量地评估了各种河外中微子通量在地球上的τ中微子再生。探测器下方和内部向上的τ中微子的带电电流相互作用，以及随后的τ衰变产生了μ子或强子和电磁簇射。这些事件的背景是μ子中微子和电子中微子的带电电流和中性电流的相互作用，除了河外中微子，我们考虑大气中微子。我们发现显着的信号背景比的强子/电磁簇射的能量超过10 TeV至100 TeV的河外中微子发起的。我们表明，从点源的τ中微子也有发现超过1 TeV的阈值的潜力。当μ子和强子/电磁簇射都被探测到时，一个更大尺寸的中微子望远镜有很好的机会探测到τ中微子的出现。
2000-08-31 astro-ph hep-ph
Multiple Muons From Neutrino-Initiated Multi-W(Z) Production
目前的地下探测器可以从活动星系核的高能中微子引发的多W（Z）产生中寻找多μ子。O（$μ$ b）截面产生向下运动的μ子束，其特征不同于大气μ子束。
1993-08-29 hep-ph
Radiative corrections to the average bremsstrahlung energy loss of high-energy muons
高能量的μ子可以在很厚的物质中穿行。对于地下中微子和宇宙射线探测器来说，μ子的能量损失必须准确地知道才能进行模拟。本文用改进的Weizsäcker-Williams方法计算了μ子通过轫致辐射的平均能量损失的次前级修正。给出了数值结果的解析参数化。
2017-06-22 hep-ph
Muon Dipole Moment Experiments: Interpretation and Prospects
我们研究通过μ子偶极矩发现新物理的前景。$g_μ-2$的电流偏差可能完全是由于μ子的{ \em电}偶极矩。我们注意到，在拟议的BNL μ子EDM实验中的进动频率也受到类似的模糊性，但这可以通过上下不对称测量来解决。然后，我们回顾了超对称模型中μ子电偶极矩的理论预期。
2001-10-16 hep-ex hep-ph
Lowest-radiation environments in the Solar System: New opportunities for underground rare-event searches
Center for Experimental Nuclear Physics and Astrophysics and Department of Physics, University of Washington（实验核物理与天体物理中心及物理学系，华盛顿大学）
本研究通过模拟发现太阳系无大气地点的宇宙线诱发中微子与缪子通量显著低于地球，提出利用月球地下洞穴测量粒子通量，以扩展暗物质等稀有事件搜索的物理潜力。
2026-09-25 astro-ph.EP hep-ex hep-ph
Analysis of Ultra High Energy Muons at the INO-ICAL Using Pair-Meter Technique
INO提出的ICAL探测器是一种大型地下磁化铁探测器。ICAL被设计用于使用磁谱仪重建μ子动量。使用磁铁的能量测量在TeV范围内的μ子失败，因为μ子在磁场中的角偏转可以忽略不计，μ子轨道变得几乎是直的。CCFR中微子探测器使用了一种测量TeV范围内μ子能量的新技术，称为对计技术。该技术通过测量μ子通过e $^+$和e $^-$对产生在铁量热计的许多层中沉积的能量来估计μ子能量。在这项工作中，我们已经进行了基于Geant 4的初步分析铁板，并证明了非常高的能量μ子（1 TeV-1000 TeV）的观测的可行性，在一个大质量的地下探测器作为一个对米。这一宽范围的能谱将有助于研究膝区的宇宙射线，并为当前和未来的超高能大气中微子实验提供对大气中微子通量的认识。
2017-09-21 hep-ph physics.ins-det
Differences in $dE/dX$ for $μ+$ and $μ-$ and its Effect on the Underground Charge Ratio
理论计算预测，在高能量下，$μ^+$和$μ^-$的能量损失为$0.15 %$的量级，存在小的分数差。这主要是由于扩展电离$dE/dX$关系中的$z^3$项，类似于Bethe-Bloch最大值附近低能量下的Barkas效应。大气μ子能谱以大约$E^{-3.7}$急剧下降，因此在高能量下$μ^+$和$μ^-$之间的$dE/dX$的微小差异导致大约$0.6 %$数千米深地下水当量的放大电荷不对称性。
2007-06-22 hep-ph
DAMA vs. the annually modulated muon background
我们比较的DAMA信号的μ子通量地下，这是每年调制由于平流层中的温度变化。我们发现，μ子通量在LNGS和DAMA信号是紧密相关的。在文献中提出了不同的机制，其中μ子诱导的事件可能占主导地位的信号区DAMA。我们讨论了简单的统计限制，这种机制，并表明，DAMA合作可以伪造的μ子假设，如果它是错误的，报告他们的年度基线计数率。
2011-10-04 astro-ph.HE hep-ph
Search for cosmic ray sources using muons detected by the MACRO experiment
格兰萨索实验室的MACRO地下探测器从1989年2月到2000年12月记录了6000万次级宇宙射线μ子。不同的技术被用来分析这个样本，以寻找来自天体物理学点状源的密度过剩。没有证据表明，在一个全天空调查的任何来源的直流过剩的报告。此外，搜索与天鹅座X-3和武仙座X-1的已知双星周期相关的μ子过剩，以及搜索来自已知伽马射线源的统计上显著的爆发事件也被证明是否定的。
2002-04-16 hep-ph
On the Cosmic Ray Muon Hypothesis for DAMA
DAMA暗物质搜索实验观察到其低能量计数率在一年内的统计学显著性变化。在这篇笔记中，我们回顾了一些论点，挑战的假设，宇宙射线诱导的地下μ介子流量可以是调制的起源。此外，我们提供了新的评论，最近的作品在这个问题上。
2012-05-16 astro-ph.HE hep-ph
Limits on spin-dependent WIMP-proton cross-sections from the neutrino experiment at the Baksan Underground Scintillator Telescope
我们目前的Baksan地下闪烁望远镜在寻找一个信号的暗物质粒子湮灭在太阳中心的最新结果。基于Baksan望远镜测量向上通过的μ子的能量大于1 GeV的性能，我们确认相对于24.12年的生活时间从大气起源的中微子的预期，在到达太阳的方向上没有可观察到的过剩。我们得出结论，90%的C. L.暗物质WIMP（弱相互作用大质量粒子）与质子的弹性散射截面的上限与其它中微子望远镜的相应极限相当。在质量约为$100\div200$ GeV的WIMP与质子的自旋相关（SD）相互作用中，该极限的最佳值为$3 \times 10^{-4}$ picobarn。
2012-11-12 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
The neutrino cross section and upward going muons
本文重新分析了能量为几GeV的中微子的带电流截面。在这个能量范围内，最低多重数排他通道的截面是$σ_{CC}$的重要组成部分，用深非弹性散射公式近似描述截面可能是不准确的。我们的重新分析的截面的解释所获得的数据由深部地下探测器上$ν$ -诱导向上的μ子（停止和通过）的可能后果进行了讨论。
1994-11-19 hep-ph
A Three-Dimensional Code for Muon Propagation through the Rock: MUSIC
我们提出了一个新的三维蒙特卡罗程序MUSIC（MUon SIMULATION CODE）的μ子通过岩石的传播。所有的μ子与高能量损失物质相互作用的过程（包括撞击电子的产生）被视为随机过程。考虑了多重散射引起的μ子的角偏差和横向位移，以及韧致辐射、对产生和非弹性散射。该程序已用于计算地下不同深度的单个μ子的能量分布、角偏差和横向偏差。给出了用MUSIC和CORSIKA（Extensive Air Shower simulation code）模拟得到的μ子多重数分布。我们讨论了由于不同的μ子韧致辐射截面的结果的系统的不确定性。
1997-07-30 hep-ph
Prospects to measure neutrino oscillation pattern with very large area underground detector at very long baselines
本文讨论了利用准单色中微子束和超大面积地下探测器进行甚长基线中微子实验的设想。探测器可以放置在Protvino的IHEP现有的20公里隧道中。计划在日本（JAERI-KEK，基线7000 km）和德国（GSI，基线2000 km）建造的高强度质子加速器（HIPA）以及费米实验室（Fermilab）的主注入器（7600 km）被认为是可能的中微子束源。振荡分析中的三中微子计划考虑到地球物质的影响。在所提出的实验中，观察到的振荡图案作为中微子振荡存在的唯一证据是可行的。μ中微子和反μ中微子消失振荡参数的精确测量可以在合理的时间内完成。
2002-05-27 hep-ph
Atmospheric muons charge ratio analysis at the INO-ICAL detector
印度中微子天文台（INO）拟议的铁量热计（ICAL）探测器将是一个大型（50 kt）磁化探测器，位于泰米尔纳德邦博迪西山地下1270米处。ICAL能够识别粒子的电荷。在本文中，其潜在的μ子电荷比的测量探索通过一个详细的模拟为基础的研究，首先使用CORSIKA代码，然后将其与分析模型（“鼠兔”模型）。μ子荷电比的估计值与现有的实验观测值一致，其测量值可由INO-ICAL扩展到10 TeV和60度。
2018-06-29 hep-ph physics.ins-det
A vector leptoquark interpretation of the muon $g-2$ and $B$ anomalies
我们发现，一个单一的矢量leptoquark可以解释最近测量的μ介子$g-2$异常μ介子g-2实验在费米实验室，和各种$B$衰变异常，包括最近已被报告的LHCb实验的$R_{D^{(*)}}$和$R_{K^{(*)}}$异常。为了给μ子$g-2$提供相当大的积极的新物理贡献，我们假设矢量轻夸克粒子以相等的强度耦合到左手和右手费米子。我们的模型被发现满足大型强子对撞机的实验约束。
2021-04-12 hep-ph
Hadronic Interactions and TeV Muons in Cosmic Ray Cascades
鉴于解释的大型，深地下实验收集的数据在初级宇宙线物理学方面，这项工作的重点是广泛的空气簇射的TeV μ子的生产的研究。本文试图指出强子相互作用中影响高能μ子产生的主要特征。几个不同的蒙特卡罗代码进行了比较，特别注意那些基于Regge-Gribov框架。还简要讨论了对所提出的模型进行实验测试的可能性。
1998-10-09 astro-ph hep-ph
