Full-Sky Analysis of Cosmic-Ray Anisotropy with IceCube and HAWC
在过去的二十年中，在北半球和南半球的实验都观察到银河系宇宙射线到达方向分布的一个小的，但可测量的能量依赖的恒星各向异性。各向异性的相对振幅为$10^{-4} - 10^{-3}$。然而，这些单独的测量中的每一个都受到有限的天空覆盖范围的限制，因此从任何一个测量获得的各向异性的伪功率谱显示出不同多极模式$C_\ell$之间的系统相关性。为了解决这个问题，我们提出了一个联合分析的各向异性的所有角度尺度上使用宇宙射线数据的冰立方中微子天文台位于南极（$90^\circ$ S）和高海拔水切伦科夫（HAWC）天文台位于Sierra Negra，墨西哥（$19^\circ$ N）的初步状态。我们描述的方法结合冰立方和HAWC数据，解决个人探测器系统学和研究的两个天文台之间的重叠领域。
2015-10-15 astro-ph.HE
Cosmic Ray Physics with the IceCube Observatory
冰立方中微子天文台的1立方公里冰内探测器和1平方公里冰面探测器（IceTop）构成了一个三维宇宙线探测器，非常适合一般宇宙线物理学。通过分析冰表面的空气簇射和/或冰中的大气μ介子，已经获得了宇宙射线特性的各种测量结果，如能谱、质量组成和各向异性。
2012-09-25 astro-ph.HE
Observation of Anisotropy in the Arrival Direction Distribution of Cosmic Rays above TeV Energies with Icecube
2009年5月至2010年5月，冰立方中微子探测器记录了320亿个大气μ子，这些μ子是由TeV能量范围内的宇宙射线产生的空气簇射产生的。有了这样高的统计样本，有可能在南半球首次观察到银河宇宙线各向异性的能量依赖性高达几百TeV。这项研究表明，相同的大规模的各向异性观察到的中位数能量约为20 TeV的是不存在于400 TeV;在400 TeV观察到的各向异性显示出实质性的差异，相对于在较低的能量。除了在20 TeV的强偶极子和四极矩的形式观察到的大规模的功能，数据包括几个局部区域的过剩和赤字的规模之间的10{ \degree }到30{ \degree }。在大尺度和小尺度上观察到的特征具有统计学意义，但它们的起源目前尚不清楚。
2011-10-10 astro-ph.HE
Which is the flavor of cosmic neutrinos seen by IceCube?
我们分析了IceCube观测到的高能中微子事件，旨在探索宇宙中微子的初始味道。我们研究的轨道簇射比的子集与能量超过60 TeV，其中的信号预计占主导地位，并表明，不同的生产机制引起不同的预测，即使占由于中微子振荡的不确定性。我们首次将IceCube观察到的通过μ子纳入分析。他们证实了宇宙中微子已经被发现的假设，它们的味道符合预期。
2015-02-10 astro-ph.HE
IceCube Observatory: Neutrinos and the Origin of Cosmic Rays
冰立方天文台是第一台千米^3中微子望远镜，它已经完成了对来自点状和弥散星系及河外源的高能宇宙中微子通量的最严格限制。没有探测到地外中微子对宇宙射线的起源有着重要的影响。本文回顾了天体物理学中微子搜索的现状，以及对100 TeV以上持续宇宙线各向异性的观察。
2012-10-29 astro-ph.HE
Combined Analysis of Cosmic-Ray Anisotropy with IceCube and HAWC
在过去的二十年中，在北半球和南半球的实验都观察到，在相对强度为千分之一的银河宇宙射线的到达方向分布中，有一个小的但可测量的能量依赖的恒星各向异性。单独地，这些测量受到有限的天空覆盖范围的限制，因此从任何一个测量获得的各向异性的功率谱显示不同多极模式$C_\ell$之间的系统相关性。我们提出的结果的联合分析的各向异性的所有角度尺度上使用宇宙射线的数据收集在336天的运作的高海拔水切伦科夫（HAWC）天文台（位于19 $^\circ$ N）和从IceCube中微子天文台获取的5年数据（位于90 $^\circ$ S）的结果包括一个合并的天空地图和一个全天的功率谱在重叠的能量范围内的两个实验在10 TeV左右。我们描述的方法结合冰立方和HAWC数据，解决个人探测器系统学，并研究两个天文台之间的重叠领域。
2017-08-09 astro-ph.HE
Recent Results of Cosmic Ray Measurements from IceCube and IceTop
IceCube是一个100公里的切伦科夫探测器，位于地理南极的深冰中。深冰探测器中的主要事件产率由能量超过几百GeV的宇宙射线空气簇射产生的穿透大气μ子组成。此外，部署在IceCube深冰探测器上方的表面阵列IceTop测量空气簇射的电磁信号和低能μ子。因此，IceCube和IceTop提供了通过大量统计数据非常详细地研究宇宙射线的独特机会。我们讨论的最新结果的空气簇射测量冰立方和冰顶，包括宇宙射线的能谱从250 TeV的EeV的范围。我们还将报告测量的宇宙射线质量组成的PeV到EeV的范围，并显示最近的结果，在南半球的PeV伽马射线源的搜索。此外，还将报告利用冰立方和HAWC观测站的综合数据对宇宙射线各向异性进行全天空分析的结果。最后，我们将提出一个测量的μ介子的密度在GeV范围内，并讨论其一致性与预测强子相互作用模型。
2019-09-10 astro-ph.HE
Observation of TeV-PeV cosmic ray anisotropy with IceCube, IceTop and AMANDA
在TeV-PeV能量范围内对宇宙线各向异性的研究可以为我们银河系附近宇宙射线的起源和传播提供线索。由于观测到的各向异性非常小，低于千分之一水平，因此需要大的事件体积以足够详细地表征它。在过去的六年里，冰立方天文台已经收集了1500亿次宇宙射线引起的μ子事件。这个大的数据样本使得有可能检测到南半球的各向异性，下降到10 $^{-5}$水平，在初级能量超过10 TeV。所观察到的各向异性不是简单的偶极子，但它可以被描述为由球谐展开的多极分量组成，约为10 $^{\circ}$。在100 TeV以上的宇宙线到达分布的拓扑结构的变化被观察到。收集的数据与空气淋浴阵列IceTop超过300 TeV确认PeV的能量尺度的意见。此外，加上2000年至2007年期间运行的AMANDA中微子望远镜收集的数据，使我们能够搜索观测到的TeV各向异性的时间变化。
2013-08-01 astro-ph.HE
Cosmic Ray Measurements with IceCube and IceTop
IceCube是一个位于地理南极深冰中的200公里切伦科夫探测器。在深冰探测器的主要事件产量包括穿透大气μ介子的能量超过约300 GeV，产生于宇宙射线空气淋浴。此外，表面阵列，冰顶，测量电磁分量和GeV μ子的空气淋浴。因此，IceCube和IceTop提供了独特的机会，可以用前所未有的统计数据非常详细地研究宇宙射线。我们将介绍最近从IceCube和IceTop进行的喜剧射线测量结果。在这篇综述中，我们将重点介绍从250 TeV到EeV范围内的宇宙射线能谱测量及其3 PeV以上的质量组成。我们还将报告最近的测量结果的μ子含量的空气淋浴和讨论他们的一致性预测从目前的强子相互作用模型。
2022-08-03 astro-ph.HE
Cosmic-Ray Studies with the Surface Instrumentation of IceCube
IceCube是一个安装在地理南极深冰中的200公里切伦科夫探测器。IceCube的表面阵列IceTop测量电磁信号，主要是来自超过几个100 TeV初级能量的广泛空气簇射的低能μ子，冰内探测器IceCube探测到簇射束和高能μ子。冰内探测器和IceTop相结合，为详细研究宇宙射线提供了独特的机会。本文总结了这些研究的最新成果。此外，冰立方的升级将包括通过安装闪烁探测器和无线电天线以及可能的小型空气切伦科夫望远镜，大大增强表面探测器。我们将讨论安装在南极的原型探测器的结果和这种增强的前景，以及IceCube-Gen 2计划的表面阵列。
2021-08-16 astro-ph.HE
Cosmic Ray Anisotropy with 11 Years of IceCube Data
基于IceCube 11年数据，研究分析了南半球宇宙线各向异性，发现PeV能区显著性提升及角功率谱随能量变化，并揭示了太阳周期内信号的时间变异性。
2023-08-04 astro-ph.HE
IceCube: Neutrinos Associated with Cosmic Rays
在简要回顾了更大规模的中微子观测站冰立方的现状之后，我们讨论了这种探测器发现仍然神秘的宇宙射线源的前景。毕竟，这种渴望决定了仪器的规模。虽然宇宙射线光谱中的银河系成分起源于超新星遗迹的情况只缺少一个确凿的证据，但河外成分的起源仍然像以往一样难以理解。我们推测附近的活动星系半人马座A和M87的作用。
2009-06-18 astro-ph.HE
Is the Ultra-High Energy Cosmic-Ray Excess Observed by the Telescope Array Correlated with IceCube Neutrinos?
望远镜阵列（TA）在以坐标（R.A.）为中心的大约1150平方度的区域内观察到了能量超过57 EeV的宇宙射线的统计学显著过剩。= 146.7，Dec. = 43.2）。我们注意到，这种过剩的位置与冰立方最近观测到的28个地外中微子中的两个有关。在2 $σ$水平上，两个冰立方中微子和TA过量之间的重叠具有统计学意义。此外，冰立方中微子的光谱和强度与也会产生TA过量的单一来源一致。最后，我们讨论了可能的源类与正确的特性来解释宇宙射线和中微子通量与一个单一的源。
2014-08-19 astro-ph.HE
Recent results of cosmic-ray studies with IceTop at the IceCube Neutrino
本研究利用南极IceCube观测站的表面探测器IceTop与冰中探测器的符合数据，重建不同原初质量宇宙线能谱以探究其起源，同时公布了最新实验结果及IceTop升级、IceCube-Gen2表面阵列的研究前景。
2023-10-09 astro-ph.HE
Observation of Cosmic Ray Anisotropy with Nine Years of IceCube Data
冰立方天文台在2011年5月至2020年5月的最终配置中收集了超过5770亿次宇宙射线诱导的μ子事件。我们使用这个数据集提供了一个前所未有的统计准确的宇宙射线到达方向分布图在南半球的TeV-PeV能量范围尺度。事件统计的这种增加使得有可能在更高的宇宙射线能量和更小的角尺度上扩展对各向异性的灵敏度。它还将有助于更详细地评估观测站在短期和长期尺度上的稳定性。这将使我们能够研究宇宙射线各向异性的时间变化，以年为基础，并在整个数据采样周期，涵盖了太阳周期24的大部分。我们展示了扩展事件样本研究的初步结果。
2021-07-23 astro-ph.HE
ANTARES constraints on a Galactic component of the IceCube cosmic neutrino flux
宇宙中微子的冰立方证据激发了大量关于其起源的假设，主要是由于对淋浴事件方向的测量精度不高。在目前的数据集中，南北不对称表明可能存在银河系的组成部分。这可能是由单个点状源或从银河系的扩展区域起源的。预计来自这些假设的通量。有些数值受到ANTARES中微子望远镜目前可用上限的限制。
2015-02-05 astro-ph.HE
The IceCube Pie Chart: Relative Source Contributions to the Cosmic Neutrino Flux
来自冰立方的中微子事件最近与多个天体物理来源有关。有趣的是，这些可能的探测代表了三种不同的天体物理源类型：活动星系核（AGN），耀变体和潮汐破裂事件（TDE）。在这里，我们计算的预期贡献的活动星系核，耀变体和TDE的整体宇宙中微子流量检测IceCube的相关事件的基础上，IceCube的灵敏度，和源类型的天体物理性质。我们发现，尽管是最常见的来源，耀变体不能贡献超过11%的总流量（90%的可信水平），与现有的限制堆叠搜索一致。另一方面，我们发现无论是活动星系核或TDE可以贡献超过50%的总流量（90%的可信水平），虽然堆叠搜索进一步限制了TDE的贡献$\lesssim 30%$。我们还发现，到目前为止未知的源类型贡献至少10%的总宇宙流量的概率为80%。我们组装了一个饼图，显示了每种源类型对冰立方的总中微子通量的最有可能的分数贡献。
2022-01-28 astro-ph.HE
Neutrino Astrophysics and Galactic Cosmic Ray Anisotropy in IceCube
冰立方天文台是一个正在南极建造的立方体中微子望远镜，计划于2011年初完工。完成后，它将由5，160个数字光学模块（DOM）组成，用于探测中微子相互作用和宇宙射线引发的大气簇射产生的带电粒子的切伦科夫辐射。IceCube的建设目前已完成90%。这里展示了最新的科学成果。还将介绍和讨论银河系宇宙射线到达方向各向异性的测量。
2010-09-28 astro-ph.HE astro-ph.IM
Time Variation in the TeV Cosmic Ray Anisotropy with IceCube and Energy Dependence of the Solar Dipole
本研究利用 IceCube 观测数据探讨了 TeV 宇宙线各向异性的时间变化，测量了 Compton-Getting Effect 并进行了模型无关的时间变化搜索，进而初步给出了 knee 以下宇宙线能谱指数随能量的变化。
2025-07-11 astro-ph.HE
Bounds on the origin of extragalactic ultrahigh energy cosmic rays from the IceCube neutrino observations
我们研究了能量范围从$10^{6}$ GeV到$10^{10}$ GeV的IceCube观测对河外高能宇宙射线起源的一般意义，假设高能中微子是由河外宇宙中质子的光生产生的。冰立方观测到的PeV能量中微子通量给出了它们源中质子的光介子产生光学深度和河外宇宙射线质子分量强度的强界。中微子通量意味着河外宇宙射线源的光学深度应该大于$\sim 0.01$，并且对观测到的10 PeV的大量宇宙射线的贡献超过百分之几。如果来自这些河外源的宇宙射线的光谱远远超过1 EeV，中微子通量表明河外宇宙射线在1 EeV及以上的观测到的总宇宙射线通量中占主导地位，有利于宇宙射线的倾斜跃迁模型。在这种情况下，宇宙射线源也需要是有效的中微子发射器，光学厚度接近1。最高能量的宇宙射线（$\sim 10^{11}$ GeV）源不应该随着红移而强烈演化，以解释冰立方的观测结果，这表明任何涉及遥远的强大天体的宇宙射线辐射场景都是强烈不受欢迎的。这些考虑的结论是，没有一个已知的河外天体可以同时是PeV和trans-EeV能量宇宙射线的来源。我们还讨论了宇宙线在磁化星系际空间中的传播对观测到的宇宙线总通量与中微子通量之间的联系的可能影响。
2014-12-17 astro-ph.HE
Study of Mass Composition of Cosmic Rays with IceTop and IceCube
冰立方中微子观测站是南极的一个多部件探测器，用于探测天体物理事件中出现的高能粒子。这些粒子为我们提供了对其来源的基本性质和行为的见解。除了它在中微子天文学中的主要用途和优点外，将IceCube与其表面阵列IceTop结合使用也使其成为独特的三维宇宙射线探测器。这一独特的特征有助于在从银河系到河外源的过渡区进行详细的宇宙射线分析。我们将介绍在建立初级宇宙射线质量估算框架的多个方面取得的进展。第一种技术依赖于表面信号分布的基于似然性的分析，并改进了标准重建技术。第二个使用图神经网络中的先进方法，除了IceTop的全局淋浴足迹功能之外，还使用完整的冰中淋浴足迹。两种方法的组成分析之间的比较，以及一个可能的扩展的分析技术，亚PeV宇宙射线空气簇射也将被讨论。
2021-07-20 astro-ph.HE
Cosmic Ray Spectrum and Composition from PeV to EeV Using 3 Years of Data From IceTop and IceCube
我们报告测量的所有粒子宇宙射线的能量谱和成分的PeV到EeV的能量范围内使用三年的数据从冰立方中微子天文台。冰顶探测器测量宇宙射线在冰表面引起的空气簇射，通过对质量组成进行额外的假设，确定宇宙射线的能谱。当冰顶数据与来自冰立方探测器的高能μ子能量损失信息相一致时，进行单独的测量。在这种测量中，原始宇宙射线的光谱和质量组成都是使用一个神经网络同时重建的，该网络是在两个探测器的观测值上训练的。这两种不同的分析的性能和相对优势进行了讨论，包括系统的不确定性和强子相互作用模型的依赖性，以及所有粒子的光谱，以及个别光谱的元素组。
2019-11-12 astro-ph.HE
Spectrum of PeV Cosmic-Ray Protons and Helium Nuclei with IceCube
本文提出从 200 TeV 起重建宇宙线质子和氦核联合能谱的方法，利用 IceCube 与 IceTop 数据填补轻宇宙线在 TeV 至 PeV 能区的测量空白。
2025-11-07 astro-ph.HE
Cosmic ray Spectrum, Composition, and Anisotropy Measured with IceCube
对南极Cherenkov探测器IceTop阵列收集的宇宙射线表面数据进行分析，可以准确测量能量高达约1 EeV的“膝”区的宇宙射线光谱及其特征。IceTop是IceCube天文台的一部分，其中包括一个深冰立方千米探测器，用于记录穿透μ子和其他粒子的信号。同时探测到的冰表面和冰内信号为宇宙射线的核组成提供了清晰的见解。冰立方已经测量到平均初级质量作为能量的函数的增加。我们目前的初步结果，冰顶只有和重合事件分析。此外，我们回顾了最近的宇宙线各向异性测量冰立方。
2013-07-31 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
IceCube Search for Galactic Neutrino Sources based on Very High Energy Gamma-ray Observations
银河宇宙射线的能量至少达到几个PeV，它们的相互作用应该会产生$γ$ -射线和次级π介子衰变产生的中微子。因此，银河系源对冰立方观测到的总高能宇宙中微子通量有一定的贡献。假设最高能量的$γ$ -射线是π介子，基于它们的光谱，已经确定了有希望的中微子源候选者，并且观察它们很可能在冰立方实验的生命周期内。在这里，我们提出了寻找银河系的高能宇宙中微子的来源集中在HAWC的非常高的能量$γ$射线调查确定的来源。
2020-01-31 astro-ph.HE
High-energy gamma-ray and neutrino production in star-forming galaxies across cosmic time: Difficulties in explaining the IceCube data
本文提出了一个新的理论模型，从恒星形成速率（$ψ$）、气体质量（$M_{\rm gas}$）、恒星质量和星系盘大小出发，考虑了宇宙射线的产生、传播和相互作用，预测了恒星形成星系的γ射线和中微子辐射的光度和光谱。与简单的幂律模型相比，该模型更好地再现了观测到的由{ \it Fermi}探测到的邻近星系的γ射线光度作为$ψ$或$ψM_{\rm gas}$的函数。然后，利用一个半解析宇宙学星系形成模型，再现了许多观测到的局域星系和高红移星系的数量，用该模型预测了来自恒星形成星系的宇宙背景γ射线和中微子通量。使用附近星系的伽马射线光度校准模型使我们能够做出比以前的研究更可靠的预测。在我们的基线模型中，恒星形成星系产生约20%的各向同性伽马射线背景，不能被{ \it费米}分辨，只有0.5%的冰立方中微子。即使在一个极端的模型中，假设所有星系的硬注入宇宙射线光谱指数为2.0，最多也只能解释22%的冰立方中微子。这些结果表明，很难用恒星形成星系来解释大多数冰立方中微子，而不违反附近星系的伽马射线约束。
2018-01-29 astro-ph.HE
Cosmic-Ray Physics in the PeV to EeV Energy Range with the IceCube-Gen2 Surface Array (ICRC 2025)
Bartol Research Institute, Department of Physics and Astronomy, University of Delaware（特拉华大学巴托尔物理与天文学研究所）；Institute for Astroparticle Physics, Karlsruhe Institute of Technology (KIT)（卡尔斯鲁厄理工学院高能粒子物理研究所）
本研究介绍了拟建于南极的IceCube-Gen2表面阵列的技术设计，它通过高架双探测器设计、更大的面积与视场提升性能，将为PeV至EeV能段银河系宇宙线及PeV光子源搜寻等研究提供支撑。
2025-07-08 astro-ph.HE
The IceCube Neutrino Observatory III: Cosmic Rays
宇宙射线和相关测量：冰顶概览;冰顶校准;宇宙射线组成;气簇测量;宇宙射线μ子研究; PeV伽马射线研究;宇宙射线各向异性;福布什减少;向第32届国际宇宙射线会议提交论文，北京，2011年。
2011-11-23 astro-ph.HE astro-ph.IM
Energy-dependent anisotropy of cosmic-ray muons: A twelve-year study with IceCube Neutrino Observatory
本研究利用冰立方中微子天文台12年数据，分析不同能量段宇宙射线μ子的各向异性特征，证实其各向异性存在能量依赖性，为宇宙射线扩散模型提供了观测支持。
2025-08-02 astro-ph.CO astro-ph.HE
IceCube: Neutrino Messages from GRBs
在发现宇宙射线一个世纪后，大自然在何处以及如何加速宇宙射线的奥秘仍然没有得到解决。伽马射线暴（GRB）被认为是河外宇宙射线的一个更合理的来源。中微子与伽玛射线暴同时发生的正面观测将确定这些物体是最高能量宇宙射线的来源，并提供有关这些现象内部发生的过程的宝贵信息。计算表明，一个更大规模的中微子望远镜是必要的这项任务。随着南极冰立方接近完工，这种探测器的想法现在正在成为现实。本文回顾了IceCube的建造和运行状况，并总结了IceCube及其前身AMANDA从GRB和类似现象中寻找中微子的结果。最后，对IceCube的未来发展进行了展望。
2010-07-27 astro-ph.HE
Cosmic Ray Spectrum and Composition from PeV to EeV from the IceCube Neutrino Observatory
南极冰立方中微子观测站是一个多成分探测器，能够测量PeV至EeV的宇宙射线能谱和成分，该能量区域通常被认为涵盖了从银河系到河外的宇宙射线源的过渡。表面的IceTop阵列对空气簇射的电磁部分敏感，而深层冰阵列检测空气簇射的高能（TeV）μ子分量。IceTop的重建簇射尺寸参数S $_{125}$被展开成高统计的全粒子能谱。此外，对于穿过两个阵列的空气簇射，在冰中重建的μ子能量损失信息与S $_{125}$在机器学习算法中相结合，以同时提取元素组的所有粒子能谱和单个谱。的所有粒子的光谱以及光谱的个别元素组。
2019-08-21 astro-ph.HE
A Three-dimensional Reconstruction of Cosmic Ray Events in IceCube
位于南极的冰立方中微子观测站由两部分组成，一个平方公里的表面阵列IceTop和一个位于表面以下1.5至2.5公里之间的立方公里冰内阵列。初级能量超过几十TeV的宇宙射线事件可能会触发IceTop和冰内阵列，并在广泛的空气簇射中留下电磁和μ子分量的三维足迹。一个新的重建的基础上最小化的统一的似然函数，涉及冰顶和冰探测器测量的数量。本报告描述了新的重建算法，并总结了其性能测试与蒙特卡罗事件在两种不同的遏制条件下。新的重建的优点进行了讨论，与重建，分别使用IceTop或在冰数据。还总结了一些可能的改进。
2019-08-20 astro-ph.HE
IceCube: physics, status, and future
冰立方天文台是高能中微子天文学和宇宙射线领域的第一个立方公里级仪器。2009年，在五个成功的部署季节之后，冰立方由南极冰层中的59个光学模块串组成，以及IceTop表面阵列中的118个空气簇射探测器。物理主题的范围包括来自天体物理源的中微子信号、暗物质、奇异粒子物理、宇宙射线和大气中微子。描述了当前IceCube状态和选定结果。预计未来的发展也进行了讨论，特别是最近部署的深核低能量子阵列。
2010-03-11 astro-ph.HE
IceCube Constraints on Fast-Spinning Pulsars as High-Energy Neutrino Sources
快速旋转的恒星的相对论风被认为是宇宙线从甚高能（VHE）加速到高能（UHE）的潜在场所。我们重新检查的条件下，高能中微子的生产，考虑加速粒子与重子的膨胀超新星喷出物和风星云中的辐射场的相互作用。我们利用现有的IceCube对扩散高能中微子背景的敏感性，来约束作为VHE和UHE宇宙射线源的最极端中子星的参数空间。我们表明，目前没有观测到$10^{18}$ eV中微子的脉冲星的情况下提出了严格的限制。对于一个给定的模型，磁星源的诞生率，喷出物质量和加速效率可以被约束。当我们假设一个质子宇宙射线组成和球形超新星喷出物，我们发现冰立方限制几乎排除了它们的显着贡献所观察到的UHE宇宙射线通量。此外，我们考虑的情况下，一小部分的宇宙射线可以从喷射状结构穿透喷出物逃逸，没有显着的相互作用。这样的情景将使UHE宇宙射线的产生成为可能，并有助于消除EeV中微子产生与观测数据之间的紧张关系。
2016-04-07 astro-ph.HE
Testing Hadronic Interaction Models with Cosmic Ray Measurements at the IceCube Neutrino Observatory
冰立方中微子天文台提供了一个机会，以执行独特的测量宇宙射线空气淋浴与其组合的表面阵列和深探测器。电磁粒子和低能μ子（$\sim$ GeV）被IceTop探测到，而一束高能μ子（$\gtrsim$ 400 GeV）可以在IceCube中同时测量。基于模拟的空气簇射观测值的预测显示出对高能强子相互作用模型的选择的强烈依赖。通过重建不同的成分依赖的可观测量，可以提供强有力的测试强子相互作用模型，因为这些测量应该是相互一致的。在这项工作中，我们提出了2.5和80 PeV之间的空气簇射数据的分析，比较组成的解释测量的表面μ子密度，斜率的冰顶横向分布函数，和μ子束的能量损失，使用模型Sibyll 2.1，QGSJet-II.04和EPOS-LHC。我们观察到的所有模型在考虑中的不一致，这表明他们没有给出一个充分的描述实验数据。这些结果还意味着通过间接测量确定宇宙射线质量组成存在很大的不确定性。
2021-07-20 astro-ph.HE
Cosmic-ray physics with IceCube
冰立方作为一个三维的空气簇射阵列，覆盖了宇宙射线光谱的能量范围，从低于1 PeV到大约1 EeV。这个演讲是对冰立方中微子望远镜的表面组件IceTop的功能和目标的简要回顾。概述了不同的和互补的方式，冰立方是敏感的初级宇宙射线组成的EeV范围。还描述了在探测器的阈值区域中获得成分信息的计划，以便与在100-300 TeV范围内的主要成分的直接测量重叠。
2011-07-11 astro-ph.HE astro-ph.IM
IceCube astrophysical neutrinos without a spectral cutoff and (10^15-10^17) eV cosmic gamma radiation
我们提出了一系列完整的幂律拟合的天体物理中微子光谱与最近公布的冰立方数据在68%的置信水平。假设中微子起源于π介子的衰变，我们估计伴随的γ射线通量的各种分布的源，考虑传播效应。然后，我们简要地讨论了现有的实验结果约束PeV EeV扩散伽马射线通量和系统的不确定性。考虑到测量的大系统误差，几种情况与KASKADE和CASA-MIA的上限（10^15-10^16）eV以及EAS-MSU的试验性探测（~10^17 eV）勉强一致。未来在低于目前上限的亚PeV至亚EeV能量下对弥散伽马射线背景的搜索将为区分冰立方事件起源的银河系和河外模型提供重要的诊断工具。
2014-10-12 astro-ph.HE
Recent results from IceCube on neutrinos and cosmic rays
冰立方是目前世界上最大的中微子探测器，在南极拥有约1立方公里的冰川冰。它由位于1450米至2450米深度的86根弦上的5160个光学模块组成，以及布置在表面81个站点的324个光学模块，用于探测带电的宇宙射线。在整个安装过程中，已经使用较小的配置获取了大量数据。利用这些数据，在北半球的大气中微子谱已被测量到100 TeV。在两个半球超过10^5个中微子候选者中，没有发现点源。瞬变源的研究对伽马射线暴的中微子发射设定了严格的限制，现在还伴随着一个广泛的中微子触发的后续计划。对宇宙线事件的大量统计表明，在10-100 TeV范围内，宇宙线通量在10^-3水平上具有各向异性。虽然还没有发现地外中微子的来源，但迄今为止获得的物理结果表明探测器的性能非常好。
2012-05-29 astro-ph.HE
Estimating the Sensitivity of IceCube-Gen2 to Cosmic Ray Mass Separation
本文通过 CORSIKA 模拟评估 IceCube-Gen2 对 H、He、O、Fe 原初宇宙射线的质量分离能力，发现冰内阵列测得的高能 μ 子在能量已知时区分能力最强。
2025-03-17 astro-ph.HE
Multi-Messenger Astrophysics with IceCube
立方千米的冰立方中微子望远镜目前在南极以接近完整的配置运行，对银河系和银河系外宇宙射线加速器以前所未有的灵敏度观察中微子天空。在多信使框架内，冰立方提供了独特的能力，将中微子天空与伽马射线天空和超高能宇宙射线相关联和对比，并补充了其他间接和直接的暗物质搜索计划。我们在这里回顾的实验和最近选定的结果的状态。在讨论了观测的影响之后，将展望未来的发展，大幅度扩大观测站在极高能量、在GZK区域和在低能量的范围，提高探测南部天空中暗物质和宇宙射线源的能力。
2011-01-06 astro-ph.HE
Understanding TeV-band cosmic-ray anisotropy
我们调查的TeV波段宇宙射线的通量和各向异性起伏的光与IceCube最近的数据之间的时间和光谱相关性。我们发现，对于一个传统的宇宙射线源的分布的偶极各向异性是高于观察到的，即使考虑到源的离散性。此外，即使是浅分布的银河宇宙射线源和再加速模型，从源离散性产生的波动提供的概率只有10%的顺序，宇宙射线的各向异性限制最近冰立方分析满足。这种概率估计几乎不依赖于源速率的精确选择，但对于大的晕尺寸是慷慨的。强度最大值的位置远离银河系中心是自然再现。
2012-08-27 astro-ph.HE
A roadmap for searching cosmic rays correlated with the extraterrestrial neutrinos seen at IceCube
我们已经建立了一个天空地图，它应该是预期的120 EeV的宇宙射线宇宙射线（UHECR）的到来方向与最新的天体物理中微子轨道在冰立方，这是作为点源观察到的。为了计算这些到达方向，我们考虑了银河系和河外磁场对宇宙射线偏转的贡献，以及与当前预期兼容的UHECR成分。我们采用Jansson-Farrar JF 12模型计算银河磁场，河外磁场强度为1 nG，相干长度为1 Mpc。我们观察到，银河系平面以外的区域与中微子轨道的相关性更强，而不是邻近或其中的区域，前者是寻找UHECR通量过度或各向异性的良好候选者。此外，作为一个例子，我们集中在150 EeV的UHECR到达方向的区域，该区域与位于北半球远离银道面的$(l,b)=(-137.1^\circ,65.8^\circ)$的冰立方事件37相关，得到了角大小$\sim 5^\circ$，对于200 EeV为$\sim 3^\circ$，对于120 EeV为$\sim 8^\circ$。本文提出的结果代表了一个有用的UHECR过量搜索天空地图指南。
2020-05-19 astro-ph.HE
Tidal disruption jets of supermassive black holes as hidden sources of cosmic rays: explaining the IceCube TeV-PeV neutrinos
产生高能中微子的宇宙射线相互作用也不可避免地产生高能伽马射线，这些伽马射线在逃离源后最终成为弥漫的高能伽马射线背景。最近的研究发现，IceCube探测到的$\sim30$ TeV的高通量中微子导致了超过费米各向同性γ射线背景的10-100 GeV的累积γ射线通量，这意味着中微子是由隐藏的宇宙射线源产生的，其中GeV-TeV的γ射线是不透明的。在这里，我们认为，相对论喷流的潮汐破裂事件（TDE）的超大质量黑洞是这样的隐藏源。我们考虑了在黑洞周围一个扩展的光学厚包层中的喷流传播，这是由破裂过程中喷出的物质引起的。虽然强大的喷气机可以从信封中挣脱出来，但不太强大的喷气机将被扼杀在信封中。喷流通过内部冲击或反向冲击加速宇宙射线，并通过与周围致密介质或光子的相互作用进一步产生中微子。到目前为止发现的所有三个TDE喷流都没有被费米/LAT探测到，这表明GeV-TeV的伽马射线被这些喷流吸收。来自TDE喷流的累积中微子通量可以解释IceCube在PeV能量下观察到的中微子通量，并且如果大多数TDE中存在较弱的阻塞喷流，则也可以解释$\sim30$ TeV下的较高通量。
2015-12-29 astro-ph.HE
IceCube Science
我们讨论了微中子探测器IceCube及其低能升级Deep Core的现状，并回顾了其在粒子物理学方面的科学潜力。我们随后评估冰立方的潜力，揭示神秘的宇宙射线的来源。毕竟，这种渴望决定了仪器的规模。虽然宇宙射线光谱中的银河系成分起源于超新星遗迹的情况只缺少一把冒烟的枪，但河外成分的起源仍然像以往一样神秘莫测。我们推测附近的活动星系半人马座A和M87的作用。
2009-01-29 astro-ph.HE
IceCube - Astrophysics and Astroparticle Physics at the South Pole
南极冰立方中微子观测站已于2010年12月建成。在本文中，我们描述了最终的检测器和报告结果的物理和性能使用的数据在不同阶段的尚未完成的检测器。目前还没有发现宇宙中微子的点源和扩散流信号，并讨论了这些研究的前景，包括建立多信使计划。伽玛射线暴对中微子的限制远低于模型预测，需要重新评估伽玛射线暴模型的假设。从大气μ子和中微子谱以及从空气簇射测量中获得了宇宙射线特性的各种测量结果;这些结果将对模型的发展产生重要影响。冰立方在多个角度尺度上观察到宇宙射线的各向异性，这是第一次在南部天空中观察到。IceCube的独特能力，监测瞬态低能量事件进行了简要讨论。最后展望了计划中的扩展，这将提高低能量和高能量侧的灵敏度。
2011-11-22 astro-ph.HE
IceCube: The Rationale for Kilometer-Scale Neutrino Detectors
在冰立方接近完成的时候，我们重新审视了建造更大规模中微子探测器的基本原理。我们关注的是这样一种前景，即这些天文台揭示了仍然神秘的宇宙射线来源。虽然宇宙射线光谱的银河系成分起源于超新星遗迹的情况下只缺少一个“吸烟枪”，但河外成分的起源仍然是一个谜。我们推测中微子发射的伽马射线暴和活动星系。
2009-10-02 astro-ph.HE
Towards the Composition of sub-PeV Cosmic Rays at IceCube
针对 IceCube 低能触发系统记录的数百 TeV 宇宙线空气簇射，提出结合地面与冰内探测器信号、利用卷积神经网络进行原初成分识别的新方法，填补了 sub-PeV 能区观测空白并提升了质量鉴别与能量重建性能。
2025-11-07 astro-ph.HE
IceCube and Searches for Astrophysical Sources
了解宇宙加速机制，如黑洞中喷流的形成、恒星坍缩或双星合并，以及宇宙中加速粒子的传播，仍是一项“正在进行的工作”，需要采取多信使办法，利用所有可能探测器的互补性：超高能宇宙射线、伽马射线和中微子。在这份报告中，我将总结一些冰立方的结果，涉及天体物理中微子点源和扩散通量的人口广泛分布在天空中的源，或从质子的相互作用在宇宙微波背景产生的GZK截止的宇宙射线谱搜索。我将把结果与其他中微子望远镜和中微子产生源的天体物理模型进行比较。另一个悬而未决的问题是关于暗物质的性质。间接搜索有机会通过观测次级光子、中微子或正电子和反质子等反粒子来观察它在宇宙中的位置。通过增加更紧凑的弦，DeepCore，可以大大增强在IceCube中从WIMP湮灭中寻找中微子的潜力。
2010-12-04 astro-ph.HE
PeV Neutrinos from Ultra-High-Energy Cosmic Rays
我们研究了IceCube最近探测到的TeV-PeV中微子事件可能起源于河外超高能宇宙线与宇宙微波背景或紫外/光学/红外背景的相互作用。这是通过模拟宇宙射线从其源到观测者的传播来实现的，包括次级中微子和伽马射线的产生和传播。为此，我们使用公开可用的模拟包CRPropa 2.0。我们发现，在这里考虑的所有情况下，模拟的中微子通量水平仍然低于IceCube事件所指示的通量水平至少一个数量级，从而表明它是很难解释的宇宙成因中微子通量方面的IceCube事件。
2014-07-24 astro-ph.HE
Recent IceCube Measurements Using High Energy Neutrinos
冰立方中微子天文台位于南极，是一个切伦科夫探测器，它连续监测一立方公里的冰川冰，以监测亚TeV到EeV能量范围内的中微子相互作用。它的主要设计目标是研究强大的天体物理学物体，这些物体可以作为天然的粒子加速器，从而作为（超）高能宇宙射线的来源-简而言之：进行中微子天文学。冰立方发现了一个高能天体物理中微子的扩散通量，与银河系外起源一致。此外，冰立方合作组织最近获得了来自耀变体TXS 0506+056方向的中微子发射的证据，使其成为第一个可能确定的高能宇宙射线源。冰立方还通过研究大能量下的中微子相互作用为基础粒子物理学做出了贡献。在这次演讲中，我介绍了最近的结果和测量的高能量中微子与冰立方。
2019-10-03 astro-ph.HE
Cosmic-Ray Composition analysis at IceCube using Graph Neural Networks
IceCube中微子观测站是一个深埋在南极冰层中的多组件探测器。本程序将讨论冰立方及其表面阵列IceTop的综合操作分析，以估计宇宙射线的组成。这项工作将描述一种新的图形神经网络为基础的方法来估计初级宇宙射线的质量，利用信号足迹信息和重建的宇宙射线空气簇射参数。此外，这项工作还将引入新的成分敏感参数，以改善对宇宙射线成分的估计，并有可能提高我们对宇宙射线空气簇射中高能μ子含量的理解。
2023-01-18 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.data-an
A search for extremely-high-energy neutrinos with IceCube and implications for the ultra-high-energy cosmic-ray proton fraction
利用IceCube 12.6年数据搜索极高能中微子，未发现信号，给出迄今最严格通量上限，并将能量>30 EeV的UHECR质子占比限制在≲70%，支持重成分结论。
2025-07-10 astro-ph.HE
Deep Optical Follow-up Observations to IceCube Cosmic Neutrinos: a case for IC230724A with Subaru/HSC and prospects with Rubin/LSST
Frontier Research Institute for Interdisciplinary Sciences, Tohoku University（东北大学前沿跨学科研究院）；Astronomical Institute, Graduate School of Science, Tohoku University（东北大学理学研究科天文学研究所）；Division for the Establishment of Frontier Sciences, Organization for Advanced Studies, Tohoku University（东北大学高级研究机构前沿科学部）；Astronomy Research Research Center, Chiba Institute of Technology（千叶工业大学天文研究中心）；International Center for Hadron Astrophysics, Chiba University（千叶大学国际强子天体物理中心）；National Astronomical Observatory of Japan, National Institutes of Natural Sciences（日本国立天文台，国立自然科学研究院）；Department of Astronomical Science, School of Physical Sciences, The Graduate University of Advanced Studies (SOKENDAI)（高级研究大学院大学（SOKENDAI）理学研究科天文学系）；Department of Physics, Faculty of Science and Engineering, Konan University（神户学院大学理工学部物理学系）
利用Subaru/HSC对IceCube中微子事件IC230724A进行深度光学后随观测（至25.5星等），通过盲分析排除潮汐瓦解事件候选体，并预测Rubin/LSST可对10个中微子事件将背景贡献约束在60%以下或30%以上。
2026-11-03 astro-ph.HE
A Novel Microstructure-Based Model to Explain the IceCube Ice Anisotropy
冰立方中微子天文台在南极约1公里深的冰川冰层上使用5160光电倍增管探测$^3$，以检测带电相对论粒子的切伦科夫光。冰立方的大部分科学目标在很大程度上依赖于对仪器冰的光学特性的更精确的理解。实验观察到的一个奇怪的光传播效应是各向异性衰减，它与冰的局部流动一致。最近确定弯曲的光子轨迹所造成的不对称光扩散的双折射多晶微结构的冰作为最有可能的根本原因，这种影响，工作正在进行中，以优化模型参数（有效地推导出平均晶体的大小和形状的检测器）。我们提出了我们的光子传输模拟的双折射效应的参数化，拟合的过程和结果，以及新的冰模型对数据MC协议的影响。
2021-07-19 astro-ph.HE physics.optics
