Inference of the Local Interstellar Spectra of Cosmic Ray Nuclei Z<=28 with the GalProp-HelMod Framework
银河系宇宙射线（CR）的组成和光谱对于研究各种环境和不同尺度下的高能过程、解释伽马射线和微波观测、解开新现象的可能特征以及理解我们当地的银河系邻居至关重要。自推出以来，AMS-02已对反质子、电子、正电子和原子核（H-O、Ne、Mg、Si）的光谱进行了出色的质量测量。这些测量导致了一些突破，然而，较重的核，特别是低丰度核的光谱预计要到任务后期才能得到。同时，将AMS-02的公布结果与HEAO-3-C2的早期数据进行比较，表明HEAO-3-C2数据可能受到未记录的系统误差的影响。利用这些数据来弥补AMS-02测量数据的不足可能会导致重大错误。在本文中，我们表明，HEAO-3-C2数据的一部分匹配AMS-02测量相当不错，可以与旅行者1号和ACE-CRIS数据一起使用，以预测尚未释放的原子核的局部星际光谱（LIS）。我们还更新了我们已经发表的LIS，以提供能量范围从1 MeV/核子到~100-500 TeV/核子的H-Ni的完整集合，从而覆盖能量的8-9个数量级。我们的计算采用GalProp-HelMod框架，该框架被证明是推导CR反质子、电子和核H-O的LIS的可靠工具。
2021-09-06 astro-ph.HE
Deciphering the local Interstellar spectra of secondary nuclei with GALPROP/HelMod framework and a hint for primary lithium in cosmic rays
利用最新的实验结果，结合银河系和日光层中次级宇宙线（CR）传播的最新模型，导出了10 MV ~200 TV刚性范围内的CR核（锂、铍、硼和部分次级氮）的局部星际谱。锂的光谱在高能量下显得有些平坦，与其他可能意味着一次锂成分的二次物质相比。两个传播软件包，GALPROP和HelMod，结合起来，提供一个单一的框架，运行再现CR物种在不同的调制水平的直接测量，并在太阳磁场的两个极性。开发了一种迭代最大似然方法，该方法使用GALPROP预测的LIS作为HelMod的输入，HelMod提供了所选实验的特定时间段的调制光谱，用于模型数据比较。建议的LIS适应旅行者1号，HEAO-3和ACE/CRIS测量的低能星际光谱，以及PAMELA，AMS-02和早期在日光层深处进行的实验的高能观测。在这项研究中得出的星际和日光层传播参数是一致的，与我们早期的CR质子，氦，碳，氧，反质子和电子的传播结果。
2019-12-13 astro-ph.HE astro-ph.SR
Solution of heliospheric propagation: unveiling the local interstellar spectra of cosmic ray species
本地星际光谱（LIS）的质子，氦和反质子的建立使用最新的实验结果结合国家的最先进的模型在银河系和日光层中的传播。两个传播包，GALPROP和HelMod，结合起来，提供一个单一的框架，运行复制宇宙射线（CR）物种在不同的调制水平和太阳磁场的两个极性的直接测量。为了以自洽的方式实现这一点，开发了一种迭代程序，其中GALPROP LIS输出被馈送到HelMod中，HelMod提供所选实验的特定时间段的调制光谱以与数据进行比较;在此阶段进行HelMod参数优化，并循环返回以使用新的GALPROP运行调整LIS。使用1997-2015年的大量质子光谱数据集，使用极大似然程序调整参数。建议的LIS既包含旅行者1号测量的低能星际CR光谱，也包含BESS、Pamela、AMS-01和AMS-02从气球和近地有效载荷进行的高能观测;它还考虑了黄道平面外测量的计数率特征。在整个能量范围内，所得到的解与AMS-02、BESS和PAMELA的质子、氦和反质子数据符合得很好。
2017-04-20 astro-ph.HE
HelMod in the works: from direct observations to the local interstellar spectrum of cosmic-ray electrons
利用最新的实验结果，结合银河系和日球层中宇宙射线（CR）传播的最新模型，导出了能量范围为1 MeV ~ 1 TeV的CR电子的局域星际谱（LIS）。两个传播软件包，GALPROP和HelMod，结合起来，提供一个单一的框架，运行再现CR物种在不同的调制水平的直接测量，并在太阳磁场的两个极性。开发了一种迭代最大似然方法，该方法使用GALPROP预测的LIS作为HelMod的输入，HelMod提供了所选实验的特定时间段的调制光谱，用于模型数据比较。然后使用优化的HelMod参数来调整GALPROP参数以预测精细LIS，其中重复该过程以满足收敛标准。参数优化使用了1997-2015年的大量质子光谱数据集。建议的CR电子LIS既可以容纳旅行者1号测量的低能星际光谱，也可以容纳PAMELA和AMS-02在日光层深处进行的高能观测;它还可以解释黄道平面外测量的X射线计数率特征。在这项研究中得出的星际和日光层传播参数与我们早期的CR质子，氦核，反质子传播和LIS在同一框架内获得的结果一致。
2018-01-12 astro-ph.HE
High-Energy Cosmic-Ray Propagation in the Milky Way and the Associated Diffuse Gamma-Ray Emission
使用GALPROP模拟银河系宇宙射线传播并计算高达PeV的伽马射线通量，发现模型预测与H.E.S.S.和LHAASO观测基本一致，GMF对1 TeV以上大尺度辐射影响约两倍，并为CTA等下一代实验提供观测策略指导。
2025-04-26 astro-ph.HE
Production and propagation of secondary antideuteron in the Galaxy
本文综述了宇宙射线中反氘核产生截面的现状与不确定性，结合凝聚模型和加速器数据，利用GALPROP v.57模拟其银河系传播，并估算了地球上的预期通量。
2025-01-24 astro-ph.HE
Analyzing Cosmic Ray Spectral Features: A Numerical Investigation
University of Maryland（马里兰大学）
该研究利用GALPROP v57代码，通过含再加速和对流效应的扩散模型，结合参数优化模块，研究宇宙射线多种光谱特征成因，如谱硬化、质子和氦谱软化及正电子过量，通过不同情况拟合并与数据比较，探讨了光谱特征的意义。
2026-07-08 astro-ph.HE
Deciphering the local Interstellar spectra of primary cosmic ray species with HelMod
利用最新的实验结果，结合银河系和日光层中初级宇宙线（CR）传播的最新模型，导出了10 MV ~200 TV刚性范围内的CR核（如氦、氧和主要是初级碳）的局部星际谱（LIS）。两个传播软件包，GALPROP和HelMod，被组合成一个单一的框架，用于再现直接测量CR物种在不同的调制水平，并在太阳磁场的两个极性。开发的迭代最大似然法使用GALPROP预测LIS作为HelMod的输入，HelMod提供了所选实验的特定时间段的调制光谱，用于模型数据比较。在这项研究中得出的星际和日光层传播参数是一致的，我们以前的分析使用相同的方法传播CR质子，氦，反质子和电子。由此产生的LIS适应了在本地星际空间（旅行者1号）和日光层深处以低能量（ACE/CRIS，HEAO-3）和高能量（PAMELA，AMS-02）进行的各种测量。
2018-04-19 astro-ph.HE
Diffusion of Cosmic Antiprotons Generated throughout the Dark Matter Halo -- A Semi-Analytical Solution for a Linear Galactic Wind Model
公共GALPROP代码给出了一个完全数值解的频谱宇宙射线传播通过一个线性的银河风直接向外从银河平面的框架内的圆柱形扩散模型。另外，对于线性银河风的情况下，我们提出了一个半解析解的两区圆柱模型，它描述了宇宙射线反质子的光谱产生的主要来源，整个暗物质晕。虽然次级反质子可以通过，例如，GALPROP WebRun，始终使用这种半分析解决方案的主要将有助于建立一个合适的暗物质（DM）模型，这可能是复杂的，然后执行统计分析时，面对的数据。作为一个例子，使用所得到的公式，我们研究了可能的DM信号，通过通道$\text{DM DM} \to {\bar b}b$，和它的约束从AMS-02的反质子比的测量。讨论了DM信号的指示。半解析方法的优点，并与GALPROP模型的比较。
2021-04-28 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Comment on AMS02 results support the secondary origin of cosmic ray positrons
我们提出了一个简单的计算的次级正电子的流量在ISM中产生的是只基于先验。我们计算的ISM通量与用GALPROP程序计算的结果吻合得很好。它证实了由初级宇宙射线在ISM中产生的次级正电子不能解释观测到的CR正电子的亚TeV通量。此外，我们表明，一旦源和ISM中的正电子的能量损失被包括在内，二次生产内的CR源加上ISM解释测量的近地宇宙线正电子通量。
2015-06-17 astro-ph.HE
Galactic Centre as an efficient source of cosmic rays
自费米泡和伽玛射线辐射的发现以来，银河系中心的研究受到越来越多的关注，人们试图了解它在初级宇宙射线（CR）的起源和加速中的作用。基于扩散/再加速模型，利用GALPROP软件求解了宇宙射线的扩散方程，并根据银河系中心几个能量源与产生的GeV-TeV扩散γ射线之间的关系，将计算结果与CR谱进行了比较。计算了银河系中心的宇宙线分布和γ射线通量，并探讨了它对地球观测到的宇宙射线谱和化学成分的贡献。我们还讨论了不同的星际气体模型的核相互作用的影响。
2020-06-03 astro-ph.HE
Galactic Propagation of Cosmic Rays from Individual Supernova Remnants
人们普遍认为，超新星遗迹是观测到的宇宙射线通量达到膝盖的最佳候选源，即高达~PeV的能量。事实上，某些超新星遗迹的伽马射线光谱可以通过假设强子相互作用中产生的中性π介子衰变得到很好的解释。因此，拟合相应的伽马能谱使我们能够推导出局部注入银河系的源处的宇宙射线的能谱。使用这些光谱作为出发点，我们传播的宇宙射线通过银河系使用公开可用的GALPROP代码。在这里，我们将提出这些信噪比对总宇宙射线通量的贡献的第一个结果，并讨论其影响。
2015-01-26 astro-ph.HE
The Correspondence Between Leaky-Box and Diffusion Models of Cosmic-Ray Propagation
本文从数学上证明宇宙线传播的漏箱模型与扩散模型存在密切对应关系，指出漏箱路径长度类似脉冲响应函数，并说明其在审慎使用下仍然有效。
2025-03-08 astro-ph.HE
Power requirements for cosmic ray propagation models involving diffusive reacceleration; estimates and implications for the damping of interstellar turbulence
我们定量估计的功率提供给银河系宇宙射线人口的二阶费米加速在星际介质，或因为它通常被称为在宇宙射线传播的研究，扩散再加速。使用最近的结果，从旅行者任务的本地星际光谱，我们表明，对于参数值，特别是阿尔文速度，通常用于传播代码，如Galprop，以适应B/C比，由扩散再加速贡献的功率是显着的，可以是总银河宇宙射线功率的50%。星际湍流阻尼的影响进行了简要的考虑。
2016-10-08 astro-ph.HE
The Steady-State Multi-TeV Diffuse Gamma-Ray Emission Predicted with GALPROP and Prospects for the Cherenkov Telescope Array
宇宙射线与星际介质中的漫射气体、辐射和磁场相互作用产生电磁辐射，是全天宽波段通量的重要组成部分。费米大天区望远镜（LAT）已经测量到了这些具有高统计数据的GeV $γ$射线能量的辐射。与此同时，高能立体系统（H.E.S.S.）望远镜阵列观测到了TeV $γ$射线能量范围内的大尺度银河系漫发射。在GeV和TeV能量下观测到的辐射是由源注入的CR粒子的共同起源连接起来的，但是混合物与一般ISM（真正的“扩散”）、从源附近相对较近的星际空间发出的辐射以及源本身的能量依赖性还没有得到很好的理解。在本文中，我们调查预测的宽带排放使用GALPROP代码在一个网格的稳态三维模型，其中包括CR源的变化，和其他ISM目标分布。我们特别比较了VHE（$\geq$ 100 GeV）$γ$射线范围内的模型预测与H.E.S.S.仔细减去编目的$γ$射线源的辐射后的银河平面巡天（HGPS）。考虑到未解决的源贡献，和系统的不确定性的HGPS，我们发现，GALPROP模型的预测同意较低的估计HGPS源扣除扩散通量。我们讨论的影响，从下一代切伦科夫望远镜阵列（CTA）的数据解释的建模结果。
2022-11-04 astro-ph.GA astro-ph.HE
Bayesian analysis of cosmic-ray propagation: evidence against homogeneous diffusion
我们提出了有史以来最完整的扫描宇宙射线（CR）注入和传播的参数空间的结果。我们执行贝叶斯搜索的主要GALPROP参数，使用MultiNest嵌套采样算法，增强BAMBI神经网络机器学习包。这是第一次将低质量同位素（$p$，$\bar p$和He）从常见的轻元素（Be，B，C，N，O）中分离出来的研究。我们发现，最适合$p$，$\bar p$，他的数据的传播参数是显着不同的那些适合轻元素，包括B/C和$^{10}$ Be/ $^9$ Be的次级到初级的比率通常用于校准传播参数。这表明每一组物种都在探测一种非常不同的星际介质，而使用B/C校准传播参数的标准方法可能会导致错误的结果。我们提出了后验分布和最佳拟合参数的两套核的传播，以及从H到Si的元素注入丰度。具有这些新参数的输入GALDEF文件将包含在即将发布的公共GALPROP更新中。
2016-04-12 astro-ph.GA astro-ph.HE
SM antideuteron background to indirect dark matter signals in galactic cosmic rays
反氘核生产截面估计使用EPOS-LHC与聚结加力燃烧室，调整到复制已发表的实验数据在很大的能量范围内，这里被用来作为输入到银河系传播代码GALPROP，验证与现有的质子，氦通量以及硼碳比数据比较。由此产生的近地反氘通量，包括太阳调制，与以前的估计。一个总的因素的两个增量的反氘通量的预测，其起源也进行了讨论。然而，这个反氘背景的标准模型源仍然远低于AMS-02，预期的GAPS，灵敏度，以及几个暗物质模型预测的通量。
2020-09-01 astro-ph.HE
Secondary Production as the Origin for the Cosmic Ray Positron Excess
阿尔法磁谱仪已经发布了宇宙射线的高精度数据，并证实了相对于星际介质中宇宙射线相互作用的预期，正电子过量。一个令人兴奋的和众所周知的可能性过剩是生产的电子-正电子对的湮灭暗物质粒子在晕的银河系。基于2000年SMILI实验结果和其他天体物理观测结果，我们构建了一个新的宇宙射线传播的设想，其中正电子过剩是由于次级产生。从一个简单的启发式的角度来看，该方案进行了研究，并在使用GALPROP的扩散再加速模型的约束。每种方法的结论彼此一致，表明该方案与观测到的正电子通量一致，而不需要任何暗物质或其他外来的生产机制。
2016-01-05 astro-ph.HE
Spectra of Cosmic Ray Sodium and Aluminum and Unexpected Aluminum Excess
自发射以来，阿尔法磁谱仪-02（AMS-02）对宇宙射线（CR）种类、$\bar{p}$、$e^{\pm}$和原子核（H-Si、Fe）的光谱进行了高质量的测量，取得了一些突破。AMS-02的最新结果是测量了CR钠和铝的光谱，最高可达$\sim$ 2 TV。由于它们在太阳系中的丰度较低，每种元素的很大一部分都是由较重的物质碎片产生的，主要是Ne，Mg和Si。在本文中，我们使用AMS-02对钠和铝光谱的精确测量，结合ACE-CRIS和Voyager 1数据来测试它们的起源。我们表明，钠光谱与GalProp-HelMod框架的预测一致，而铝光谱显示出显着过剩的刚性范围从2-7 GV。在这种情况下，我们讨论了其他低能量过剩的起源，在Li，F和Fe发现较早。观察到的Li、F和Al的过量似乎与本地沃尔夫-拉叶（WR）星假说一致，该假说被用来重现CR中异常的$^{22}$ Ne/ $^{20}$ Ne、$^{12}$ C/ $^{16}$ O和$^{58}$ Fe/ $^{56}$ Fe比值，而Fe的过量可能与太阳附近过去的SN活动有关。我们还提供了更新的本地星际光谱（LIS）的钠和铝的刚度范围从几MV $\sim$ 2电视。我们的计算采用自洽GalProp-HelMod框架，已被证明是一个可靠的工具，在推导LIS的CR $\bar{p}$，$e^{-}$，和核$Z\le28$。
2022-05-16 astro-ph.HE
HelMod: A Comprehensive Treatment of the Cosmic Ray Transport Through the Heliosphere
HelMod是一个评估银河系宇宙射线通过内日光层向下传输到地球的代码。它是基于一个2-D蒙特卡罗方法，包括扩散张量的对称和反对称部分的一般描述，因此，适当地对待粒子漂移效应。对模型进行了调整，以适应在黄道面外距地球若干距离处观测到的数据和在地球附近观测到的太阳活动水平高低的光谱。开发了一个与GalProp完全兼容的独立Python模块，用于全面计算太阳调制效应，从而产生了一组新建议的局部星际光谱。
2016-12-26 astro-ph.HE
Diffuse emission measurement with INTEGRAL/SPI as indirect probe of cosmic-ray electrons and positrons
利用INTEGRAL天文台的数据，在理解银河系弥散硬X射线连续辐射方面取得了重大进展。用INTEGRAL/SPI光谱仪观测到的弥散硬幂律分量与相对论电子在宇宙微波背景和银河系星际辐射场上的逆康普顿辐射一致。在本分析中，使用2003年至2009年的SPI数据（总曝光时间约为10^8 s）来推导20 keV至2.4 MeV之间的银河脊硬X射线空间分布和光谱。两者都与GALPROP代码的预测一致。从千电子伏到千兆电子伏能量的测量和预测的排放之间的良好协议表明，正确的生产机制已经确定。我们讨论了潜在的SPI数据提供一个间接的探测星际宇宙射线电子分布，特别是能量低于几个GeV。
2011-07-01 astro-ph.HE
The interstellar cosmic-ray electron spectrum from synchrotron radiation and direct measurements
背景：银河宇宙射线电子、磁场和同步辐射之间的关系。目的：我们利用同步辐射来限制低能星际电子谱，使用各种无线电调查和连接从费米-LAT和其他实验的电子数据。方法：采用GALPROP宇宙线传播、γ射线和同步辐射程序。包括次级电子和正电子。宇宙射线和伽马射线数据的基础上的传播模型进行了测试对同步辐射数据从22 MHz到94 GHz。结果：同步加速器数据证实了宇宙射线电子注入谱需要一个低能量的突破。低于几个GeV的星际光谱必须低于标准模型的预测，这表明太阳调制比通常假设的要少。再加速模型更难与同步加速器约束相协调。我们表明，次级轻子是重要的同步辐射的解释。我们还考虑了宇宙线传播起源的低能量突破。结论：利用宇宙射线和同步加速器上的互补信息，对电子给出了独特而重要的约束，并对伽马射线产生了影响。鉴于普朗克和费米的任务正在进行，这种联系现在尤其重要。
2011-08-24 astro-ph.HE
Constraints on cosmic-ray propagation models from a global Bayesian analysis
现代物理学的许多领域的研究，例如，在SNR冲击中对暗物质和粒子加速的间接搜索在很大程度上依赖于对宇宙射线（CR）和相关的漫射发射（无线电、微波、X射线、伽马射线）的研究。虽然存在非常详细的CR传播的数值模型，但这些模型的定量统计分析迄今为止一直受到这些模型所需的大量计算工作的阻碍。虽然统计分析已经进行了使用半解析模型（计算速度快得多）之前，从这样的模型得到的结果的评价是困难的，因为它们必然遭受许多简化的假设，本文的主要目的是提出一个工作方法的数值CR传播模型的完全贝叶斯参数估计。在这项研究中，我们使用GALPROP代码，这是同类中最先进的，它使用天体物理信息，核和粒子数据作为输入，以自洽地预测CR，伽马射线，同步加速器和其他可观测量。我们证明，一个完整的贝叶斯分析是可能的，使用嵌套抽样和马尔可夫链蒙特卡罗方法（在SuperBayeS代码中实现），尽管大量的计算需求的数值传播代码。在该分析中发现的参数的最佳拟合值与先前的、明显更简单的、也基于GALPROP的研究一致。
2011-01-06 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Global cosmic-ray related luminosity and energy budget of the Milky Way
我们使用GALPROP宇宙线传播程序计算了银河系在星际介质中与宇宙线传播和相互作用有关的宽波段光度谱。这包括中性π介子的产生和随后的衰变、韧致辐射、逆康普顿散射和同步辐射产生的伽马射线辐射。我们发现银河系几乎是一个CR电子量热计，但如果考虑γ射线发射过程，则仅为{ \it}。单独的同步辐射仅占总电子能量损失的三分之一，而二次CR电子和正电子占总同步辐射的约10-20%。我们从模型中发现的远红外和射电光度之间的关系与一般星系的关系是一致的。这些结果将有助于理解“正常”（非活动星系核为主）星系中射电通过伽马射线的漫射发射之间的联系，以及估计这些星系的宽波段河外漫射背景。
2010-08-25 astro-ph.HE
Revisit cosmic ray propagation by using $^{1}$H, $^{2}$H, $^{3}$He and $^{4}$He
次级与初级比是研究宇宙线传播机制的独特工具。本文利用PAMELA最新测量的氘氦比和氦3氦4比数据，结合PAMELA和Voyager-1测量的Z $\leq$ 2初级通量数据，对宇宙线加速和传播模型进行约束。通过将统计工具与GALPROP传播包连接来进行分析。为了更好地拟合调制和未调制的低能宇宙线数据，我们发现，时间，电荷和刚度依赖的太阳调制模型优于力场近似。在所有研究的宇宙线传播模型中，扩散-再加速-对流模型得到了贝叶斯证据的有力支持。估计的扩散斜率$δ$的稳健性通过另一个低质量的次级与初级比率（即反质子与质子比率）进行交叉检查。结果表明，扩散-再加速-对流模型与高能反质子-质子比能很好地吻合。这表明$δ$的估计值是可靠的。井约束$δ$从“最好的”模型被发现是接近1/3，推断Kolmogorov型星际磁湍流。
2018-12-21 astro-ph.HE
Energy Spectra of Abundant Cosmic-ray Nuclei in Sources, According to the ATIC Experiment
ATIC（Advanced Thin Ionization Calorimeter）实验的主要结果之一是收集了大量宇宙射线核的能谱：质子、He、C、O、Ne、Mg、Si、Fe，以每个粒子的能量来测量，能量范围从50 GeV到几十万亿电子伏。在本文中，丰富的原生核的ATIC能谱反向传播的频谱源的磁刚度使用漏盒近似的三种不同的GALPROP为基础的扩散模型，适合最新的B/C数据的AMS-02实验。结果表明，源的光谱斜率的比较结果是弱模式依赖的，因此，光谱指数的差异是可靠的数据。从氦到铁的电荷范围内，在磁刚度为50- 1350 ~GV的范围内，谱陡度有规律地增长。这一结论在统计学上是可靠的，显著性优于3.2个标准差。结果进行了讨论，并与其他现代实验的数据进行比较。
2017-03-23 astro-ph.HE
Attenuation of LHAASO PeVatrons by Interstellar Radiation Field and Cosmic Microwave Background Radiation
本文利用 galprop 星际辐射场模型，定量计算了 LHAASO 首批 PeVatron 源及银河系微类星体的高能伽马射线吸收效应，发现部分源在 100 TeV 处吸收达 30%、3 PeV 处达 80%，为修正源区真实谱形和区分加速辐射机制提供依据。
2024-08-31 astro-ph.HE
Voyager 1 Data Reveals Signatures of the Local Gas and Cosmic-Ray Source Distributions
Stanford University（斯坦福大学）；California Institute of Technology（加州理工学院）；University of Iceland（冰岛大学）
研究通过GALPROP代码分析本地星际介质对宇宙射线谱的影响，发现太阳系附近无显著宇宙射线源，表明低能宇宙射线通量主要来自更远距离，支持Boron在低能谱中占比显著的结论。
2026-03-25 astro-ph.HE
New very local interstellar spectra for electrons, positrons, protons and light cosmic ray nuclei
由于日光层中太阳的调制作用，在地球上某些能量以下的银河系宇宙射线（CR's）的局部星际谱（LIS's）不能直接观测到。随着旅行者1号在2012年穿越日球顶，低于100 MeV/nuc的原位实验LIS数据现在可以限制计算的银河CR光谱。使用星系传播模型，星系电子，质子和轻核光谱可以计算，现在更可靠的非常LIS的。利用旅行者1号在日球顶以外的观测结果，以及PAMELA实验在地球轨道上对2009年太阳活动极小期的观测结果，作为实验约束条件，我们通过实施GALPROP代码同时再现了CR电子，质子，氦和碳的观测结果。低于约30 GeV/nuc太阳调制有显着的效果和一个全面的三维（3D）数值调制模型被用来比较计算的光谱与观测到的PAMELA光谱可能在这些能量。随后，可以在尽可能宽的能量范围内比较计算出的LIS。同时计算CR光谱与一个单一的传播模型允许LIS的正电子，硼和氧也被推断。最全面的银河系传播模型（GALPROP）的实现，以及一个复杂的太阳调制模型来计算CR光谱，以便在很宽的能量范围内与旅行者1号和PAMELA观测进行比较，使我们能够提出新的自洽的非常LIS（和表达式），用于能量范围为3 MeV/nuc至100 GeV/nuc的电子、正电子、质子、氦、碳、硼和氧。
2019-02-27 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.space-ph
Astrophysical origins of TeV features in the cosmic-ray lepton spectrum
School of Astronomy and Space Science, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学天文与空间科学学院）
本研究在统一传播框架下，结合GALPROP模型与格林函数方法，探讨邻近脉冲星等天体物理源对宇宙射线轻子能谱TeV结构的贡献，为区分其与暗物质等奇特解释提供诊断依据。
2026-08-11 astro-ph.HE
Fluxes and spectral indices of rare and abundant cosmic ray nuclei according to the NUCLEON space experiment
本文根据NUCLEON空间实验数据，研究了宇宙线核谱与核电荷的关系。首先，我们研究了丰度核磁刚性谱的谱指数与电荷的关系。其次，对电荷区$Z=9\div20$，研究了稀有奇核和丰度偶核的总能谱的差异。利用GALPROP软件包，求解了从源（近超新星）到观测者的CR传播的逆问题，重建了源中的逐分量光谱，并表明源中的光谱指数存在系统的变化。这种变化可以解释为超新星残余激波加速阶段宇宙射线的不完全电离。计算了$Z=9\div20$电荷范围内低丰度奇核和丰度偶核的磁刚性谱之比，表明在300- 10000 ~GV的刚性范围内，奇稀有核的磁刚性谱比丰度偶核的磁刚性谱硬。
2023-03-29 astro-ph.HE
Inverting cosmic ray propagation by Convolutional Neural Networks
我们提出了一种机器学习方法来研究宇宙射线的传播，基于AMS-02，ACE和Voyager-1精确测量的Li，Be，B，C和O的初级和次级宇宙射线核的光谱。我们训练两个卷积神经网络。一个网络学习如何从宇宙射线的能谱中推断传播和源参数，另一个网络与前者类似，具有从添加人工波动的数据中学习的灵活性。与GALPROP产生的模拟数据一起，我们发现这两个网络可以适当地反演传播过程，并合理地推断传播和源参数。如果用户选择用新的实验数据更新置信区间，这种方法可以比传统的马尔可夫链蒙特卡罗拟合方法更有效地获得传播参数。这两个经过训练的网络都可以在（https：//github.com/alan200276/CR_ML）上找到。
2022-03-03 astro-ph.HE hep-ph
PICARD: A novel code for the Galactic Cosmic Ray propagation problem
在这篇手稿中，我们提出了一个新的方法，银河宇宙线传播问题的数值解。我们介绍了一种方法，使用先进的当代数值算法，同时保留其他既定的代码的一般复杂性。在本文中，我们提出了基本的数值方案，结合测试表明该计划的正确性。最后，我们展示了第一个例子的传播问题的解决方案，使用新的代码，以显示其适用性银河宇宙线传播。
2014-01-16 astro-ph.HE
The Discrepancy in Modelling of Galactic Cosmic Ray Primaries and Secondaries
由于银河系的大部分宇宙射线（CR）起源于瞬态点状源，如超新星遗迹，在地球上测量的CR主要成分的通量取决于当地的源历史。而次级分量由于附近的源而几乎没有变化，而是应该取决于CR的全球分布。CR传播的稳态旋转对称模型（2D）假设银河系中的CR源模糊，无法正确考虑附近点源的影响。在本文中，我们推断附近的来源的证据，说明二维传播模型将无法描述CR初级和次级同样好。我们适应了2D版本的GALPROP代码的计算集群环境，并进行参数研究比较CR光谱与初级和次级CR数据分别。在进行参数研究时，可能会期望分别查看主要和次要CR分量的不同最佳拟合值，因为2D模型模拟的源历史不太可能与真实的局部源历史一致。我们发现，小学和中学适合不同的最佳拟合参数，结果表明，2D模型更适合建模中学CR。主要CR的建模不足可能导致当地CR来源的可能存在。
2013-09-29 astro-ph.HE
Cosmic ray propagation and interactions in the Galaxy
宇宙线在银河系中的传播是简短的评论。特别是，我们认为CR传播的自洽模型。在这些模型中，由CR各向异性驱动的CR流不稳定性导致Alfvénic湍流，这反过来又决定了颗粒的散射和扩散。
2014-12-02 astro-ph.HE
Extracting the size of the cosmic electron-positron anomaly
我们在贝叶斯似然分析中分离出宇宙电子-正电子通量的异常部分。使用219个最近的宇宙线光谱数据点，我们推断出选定的宇宙线传播参数的值。在GalProp中编码的传播模型的上下文中，我们发现了一个显着的紧张局势之间的电子正电子相关的和其余的通量。解释这种紧张局势的存在下，在电子-正电子相关的数据的异常组件，我们计算的PAMELA和费米-LAT的非电子-正电子相关的通量的基础上的背景预测。我们发现，即使考虑到不确定性，包括系统学，数据和预测的背景之间的偏差。我们确定了这种偏离与反常的电子-正电子的贡献。我们简要地比较了这个模型独立的信号预测这样的异常的一些理论结果。
2012-04-24 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Current status and new perspectives on cosmic ray deuterons
本研究利用GALPROP和3D太阳调制模型分析大气层顶部氘核通量与氘氦比，发现模型在低能区拟合良好但在高能区低估数据，揭示了轻核与重核传播有效扩散的差异，有待AMS-02进一步解决。
2023-07-26 astro-ph.HE
Propagation of Ultra-high-energy Cosmic Rays in Galactic Magnetic Field
银河系磁场（GMF）不可避免地影响着超高能宇宙射线（UHECR）的传播轨迹。由于这一必然性，研究转基因食品中的传播，以解释最近的UHECR实验结果的重要性已经增加。本文综述了GMF对超高频电磁辐射传播和到达方向的影响，并介绍了近年来抑制超高频电磁辐射源的研究。
2011-04-02 astro-ph.HE
Fragmentation cross-sections and model uncertainties in Cosmic Ray propagation physics
AMS实验正在高精度地测量宇宙射线核的丰度和能谱。这些观测可以为银河系宇宙射线的传播模型提供严格的约束。鉴于这些数据的发布，我对与宇宙射线中Li-Be-B核二次产生的截面相关的模型不确定性进行了评估。我讨论的截面的不确定性的硼碳和铍硼比的计算中的作用，以及它们的影响，在宇宙射线输运参数的测定。
2015-10-30 astro-ph.HE
Cosmic-ray propagation in the turbulent intergalactic medium
宇宙射线（CR）可以用来推断介入宇宙磁场的性质。相反，理解磁场对高能CR传播的影响对于阐明其起源至关重要。在目前的工作中，我们调查的作用，集群内的磁场对传播的CR与$10^{16}$和$10^{18.5}$ eV之间的能量。我们寻找可能的签名的CR传播制度的过渡，从扩散弹道。最后，我们讨论的后果，高能量的CRs在集群和超集群的生产伽玛射线和中微子的限制。
2018-11-07 astro-ph.HE
Galactic synchrotron emission with cosmic ray propagation models
宇宙线轻子在星际磁场（B场）中回旋产生射电同步辐射。B场、CR电子分布和传播的细节仍然不确定。我们目前的发展，我们的银河系无线电发射的GALPROP代码建模。它现在包括无线电极化、吸收和自由-自由发射的计算。在CR传输物理模型的背景下，研究了同步辐射的总辐射和偏振辐射。预测与无线电数据从22 MHz到2.3 GHz，威尔金森微波各向异性探测器数据在23 GHz。介绍了不同CR分布、传播晕大小和CR传播模型对同步辐射模拟的空间和光谱效应。我们发现，所有的天空总强度和偏振地图合理地再现包括各向异性的B-场，具有可比的强度旋转措施所定义的定期。晕的大小为10千秒差距，这是大于通常假设，是有利的。这一工作为进一步利用普朗克卫星研究前景辐射和利用费米大天区望远镜研究星际γ射线辐射提供了基础。
2013-11-21 astro-ph.GA astro-ph.HE
Galactic cosmic ray propagation: sub-PeV diffuse gamma-ray and neutrino emission
西藏ASgamma实验刚刚报告了他们对银河系盘的亚PeV弥散伽马射线发射的测量，最高能量可达957 TeV。这些伽马射线很可能是宇宙射线与银河系星际气体相互作用的强子起源。这项测量为银河系宇宙射线可以被加速到PeV能量以上的假设提供了直接的证据。本文试图用宇宙射线扩散传播模型来解释亚PeV扩散γ射线谱。我们发现，有一个紧张之间的sub-PeV扩散伽马射线和本地宇宙线谱。为了描述亚PeV扩散γ射线通量，通常需要比膝区测量更大的局部宇宙射线通量。我们进一步从宇宙线传播模型计算了PeV中微子流。即使所有这些亚PeV扩散伽马射线都来自传播，银河中微子也只占观测到的通量的不到15%，其中大部分仍然来自河外源。
2021-04-08 astro-ph.HE
Cosmic Ray e^+/(e^- + e^+) and pbar/p Ratios Explained by an Injection Model Based on Gamma-ray Observations
我们提出了一个模型的宇宙射线注入到银河系空间的基础上最近的伽马射线观测超新星遗迹（SNRs）和脉冲星风星云（PWNe）的费米大面积望远镜和成像大气切伦科夫望远镜。我们假设来自银河系SNR系综的核粒子和电子（e^-）以及来自银河系PWNe系综的电子和正电子（e^+）的稳态注入，并根据伽马射线观测和最近发展的演化和发射模型推断它们的注入光谱。假设SNR和PWNe的集合共享相同的空间分布。评估可能的二次CR贡献致密的分子云与信噪比相互作用。星际空间中的CR传播由GALPROP处理。不同的底层源分布模型和星系晕的大小来估计模型的系统不确定性。我们证明，这个基于观测的模型相当好地再现了帕梅拉和其他先前任务报告的正电子分数e^+/（e^- + e^+）和反质子与质子的比率，而不需要任何推测来源。然而，费米测量的总e^- + e^+能谱与我们的模型在20 GeV以下的能谱之间仍然存在差异，我们讨论了可能的原因。银河CR的重要数量，包括他们的能量注入，平均寿命，平均气体密度沿其典型的传播路径进行了估计。
2011-08-08 astro-ph.HE
Galactic cosmic ray propagation models using Picard
我们目前的结果从我们新开发的银河宇宙射线传输代码PICARD，解决了宇宙射线传输方程。该代码允许计算宇宙射线光谱和由此产生的伽马射线发射。依靠当代的数值求解器，可以有效地计算具有十秒差距分辨率的模型。PICARD可以处理局部各向异性空间扩散，确认完整的扩散张量。我们使用这个框架来研究从轴对称到螺旋臂宇宙射线源分布的过渡。只要有可能，我们就将模型预测与宇宙射线天体物理学中的约束观测值进行比较。
2015-10-09 astro-ph.HE
Extragalactic Propagation of Ultra-High Energy Cosmic Rays
在发现宇宙射线和各种实验努力100多年后，超高能宇宙射线（E > 100 PeV）的起源仍然不清楚。宇宙中高能粒子的产生和传播效应是高能天体物理研究的热点之一。随着过去几年中开发的先进模拟引擎的出现，以及实验数据的增加，我们现在处于一个独特的位置，可以以前所未有的精度对源和传播参数进行建模，并将其与大型观测站的测量数据进行比较。本文回顾了宇宙射线在光子背景和磁场中最重要的传播效应，并介绍了传播码的最新发展。最后，通过与实验数据的比较，给出了可能的天体物理参数的含义。
2014-09-20 astro-ph.HE
Cosmic ray propagation in the Universe in presence of a random magnetic field
高能宇宙射线的起源仍然是一个谜。然而，由于目前的宇宙射线观测站记录了高质量的数据，在过去几年中取得了相当大的进展。最近的成就之一是皮埃尔·俄歇天文台获得了关于最高能宇宙射线起源于河外的确凿观测证据。另一方面，人们相信有一个非零的湍流磁场充满星系际介质。因此，星系际磁场的存在对高能宇宙射线在宇宙中的传播起着重要的作用，这在原则上与解释实验数据有关。在这项工作中，我们提出了一个系统的偏微分方程，它描述了宇宙中的高能宇宙射线的传播，在存在的湍流星系际磁场，其中包括扩散和弹道制度的传播，也它们之间的过渡。此外，作为应用的一个例子，方程组数值求解在一个简化的物理情况。
2021-03-04 astro-ph.HE
Power requirements for cosmic ray propagation models involving re-acceleration and a comment on second order Fermi acceleration theory
在考虑再加速的传播模型中，我们导出了星际湍流向银河系宇宙射线传递能量的解析表达式。这是用来估计在这种模式所需的功率和相对重要性的主要加速对再加速。分析提供了一个正式的数学证明费米的启发式帐户的二阶加速在他的经典1949年的文件。
2014-05-26 astro-ph.HE
Propagation of extragalactic ultra-high energy cosmic-ray nuclei : implications for the observed spectrum and composition
本文研究了宇宙线核和质子的传播。我们强调的影响源组成的预期光谱和地球上的成分，以及从银河系到河外宇宙射线的过渡现象和解释的脚踝。我们指出，不同的源组成模型不能区分的宇宙射线谱的唯一基础上，但$<X_{\max}>$的能量演化应消除这种简并。最后，我们比较了不同的源组成模型的预测与现有的数据，并讨论了我们的结果的影响。
2009-06-17 astro-ph.HE
Multi-wavelength constraints on cosmic-ray leptons in the Galaxy
宇宙射线（CR）与银河系中的气体、辐射场和磁场相互作用，产生从无线电到伽马射线的漫发射。这种漫发射的观测和详细的预测比较是揭示CR属性和研究CR传播的有力工具。我们提出了各种GALPROP CR传播方案的基础上，目前的CR测量。预测的同步辐射相比，无线电调查，和同步辐射温度图从WMAP和普朗克，而预测的星际伽马射线发射相比，费米-LAT观测。我们展示了如何多波长观测的银河系漫发射可以用来帮助限制CR轻子光谱和传播。最后，我们将讨论如何无线电和微波数据可用于理解银河系的扩散伽玛射线发射观测费米-LAT，特别是在低能量。
2015-07-21 astro-ph.GA astro-ph.HE
Understanding the galactic cosmic ray dipole anisotropy with a nearby single source under the spatially-dependent propagation scenario
最近对银河系宇宙线到达方向偶极各向异性的研究表明，TeV-PeV偶极各向异性的振幅并不满足简单的幂律，而且在能量为$0.1\sim0.3$ PeV处存在快速的相位变化。在这项工作中，我们认为，偶极各向异性的振幅和相位随能量的演化可以复制下的空间依赖的传播方案与附近的单个源添加。结果表明，在空间相关的传播情景下，附近的单个源对$0.1\sim0.3$ PeV以下的宇宙线梯度有显著影响，导致该能区的偶极各向异性相变.银河系宇宙射线的偶极各向异性振幅也可以维持在较低的水平，这与地下μ子和空气簇射实验的观测结果一致。
2019-01-02 astro-ph.HE
How to use molecular clouds to study the propagation of cosmic rays in the Galaxy
γ射线域分子云的观测为我们研究银河系中宇宙射线的分布提供了一个工具。这是因为宇宙射线可以穿透分子云，在致密气体中经历强子相互作用，产生中性π介子，然后衰变为伽马射线。对这种辐射的探测使我们能够估计出云所在位置的宇宙射线的光谱和强度。值得注意的是，这一事实可以用来限制银河系特定位置的宇宙射线扩散系数。
2010-11-09 astro-ph.HE
Non-linear Cosmic Ray Propagation
描述宇宙射线在磁化介质中的传输是这些粒子在我们银河系内外加速和传播的核心。对粒子加速过程的研究，特别是在冲击波作用下，已经强调了非线性效应，如波的自生成和宇宙射线对背景等离子体的动力学反应，对于物理上理解宇宙射线的起源至关重要。在这里，我们将讨论如何在银河系尺度上类似的非线性效应可能会影响宇宙射线的传播，不仅通过重要的粒子散射的等离子体波的激发，而且通过诱导运动的星际介质在相反的方向施加的引力在银河系中的物质，从而导致发射的风。最近在宇宙射线谱中发现了几个意想不到的特征（不一致硬化，H和He谱中的谱断裂，正电子分数上升和意外的硬反质子谱），这提出了一个问题，即这些效应中是否至少有一些可以归因于对宇宙射线输运知之甚少的方面。
2017-03-20 astro-ph.HE
On the Positron Fraction and Cosmic-Ray Propagation Models
PAMELA和其他实验观察到的正电子分数高达~ 100 GeV的宇宙射线传播的模型进行了分析。它表明，一般情况下，我们预计的正电子分数达到~ 0.6，在几个TeV的能量，它的能量依赖关系承担着密切的，但微妙的联系，在宇宙射线的硼碳比。观测到的正电子分数可以用一个模型来拟合，该模型假设在~ 10 GeV以下的硼中有相当一部分是通过围绕源的茧状区域中的宇宙射线核的散射产生的，而能量高于几个GeV的正电子几乎完全是通过一般星际介质中的宇宙射线相互作用产生的。这样的模型与宇宙射线各向异性的界限和其他观测结果是一致的。
2010-09-07 astro-ph.HE
High-Energy Gamma Rays from the Milky Way: Three-Dimensional Spatial Models for the Cosmic-Ray and Radiation Field Densities in the Interstellar Medium
星际起源的高能伽马射线是由宇宙射线（CR）粒子与银河系中弥漫的气体和辐射场相互作用产生的。这种发射的主要特点是很好地理解和复制现有的CR传播模型采用2D Galactocentric圆柱对称几何。然而，来自费米大面积望远镜等仪器的高质量数据显示，在几到几十度的尺度上，模型预测存在重大偏差，这表明需要包括银河系螺旋结构的细节，因此需要三维空间建模。在本文中，从银河系的高能星际辐射计算使用新版本的GALPROP代码采用三维空间模型的CR源和星际辐射场（ISRF）的密度。CR源的空间分布的三个模型被用来区分其相对比例的输入光度归因于平滑盘或螺旋臂。两个ISRF模型的基础上开发的恒星和尘埃的空间密度分布从文献再现当地的近远红外观测。星际发射模型，包括臂和隆起的CR源和ISRF密度提供合理的物理解释的功能，发现在残留的地图从高能伽马射线数据分析。CR和ISRF密度的3D模型提供了一个更现实的基础，可用于解释来自银河系的非热星际发射。
2017-08-02 astro-ph.HE
