Ultra High Energy Cosmic Rays and the Highest Energies Universe
我们将讨论超高能宇宙射线物理学的主要相关方面。在简要回顾了实验证据之后，我们将回顾旨在描述这些极高能粒子的来源的理论模型，为最高能量的宇宙打开一扇窗户。我们将讨论二次粒子的产生和超高能宇宙射线可能提供的新物理学的测试。
2019-05-20 astro-ph.HE
On the chemical composition of cosmic rays of highest energy
我们提出的论点，旨在调和明显矛盾的结果有关的化学成分的最高能量的宇宙射线，最近从俄歇和HiRes合作。特别地，我们认为俄歇实验所观测到的簇射极大值分布的平均值和均方根起伏的能量依赖性并不一定是由初级宇宙射线核成分的变化引起的。也可能是由于叶栅中第一个相互作用点的分布变化引起的。一个新的观察，这种影响被强烈抑制，提出和测试。
2011-06-08 astro-ph.HE hep-ph
The highest energy cosmic rays: the past, the present and the future
本文的大部分内容是关于寻找最高能量宇宙线起源的历史讨论，以及对未来前景的一些评论。此外，在第6节中，讨论了最高能量下的质量组成和能谱情况。结果表明，用望远镜阵列测量的能量在1 EeV以上的簇射最大深度的变化与俄歇天文台的类似结果惊人地一致。这意味着，要么宇宙射线的平均质量在~4 EeV以上变得更重，要么强子相互作用的细节发生了变化，使得质子伪装成更重的核。一个长期存在的争议由此得到解决：认为纯质子在最高能量下占主导地位的质量分布不再成立。
2019-01-20 astro-ph.HE astro-ph.IM
Further Evidence for an Increase of the Mean Mass of the Highest-Energy Cosmic-Rays with Energy
索科尔斯基和D_阿维尼翁最近报告了对各种测量的检验，这些测量与最高能量宇宙射线的质量组成如何随能量演化的问题有关。他们断言，从北半球到达的宇宙射线与从南半球到达的宇宙射线具有不同的质量组成，这意味着两个半球的高能宇宙射线源的多样性。如果这个结论是正确的，它将对宇宙射线起源理论产生深远的影响，并将影响未来项目的规划。因此，他们的主张值得仔细审查。在本文中，他们的分析进行了详细的审查，与判决是，证据的北/南差异是没有得到证明，一个结论支持的其他数据从北半球和南半球。然而，最重要的是，Sokolsky和D_Avignon的研究为皮埃尔·奥杰合作组织在2014年提出的宇宙射线的平均质量随着能量超过~3 E eV而增加的说法提供了期待已久的确认。
2021-12-13 astro-ph.HE
Cosmic Rays from the Ankle to the Cut-Off
本文简要评述了从谱踝到最高能量的宇宙射线测量和解释的最新进展。在最高能量下的主要问题是关于在E ~ 4 × 10 ^{19} eV处观察到的通量抑制的起源。这是期待已久的GZK效应还是资源枯竭？回答这个问题的关键将是在最高能量下基本未知的质量组成。即使在最高能量下观察到的高水平的各向同性挑战模型的质子占主导地位的组合物，如果河外磁场是在几个nG或less. We的顺序将讨论在该领域的实验和理论进展和未来十年的前景。
2014-05-03 astro-ph.HE
Measurement of the energy spectrum of cosmic rays at the highest energies using data from Pierre Auger Observatory
我们报告的测量流量的宇宙射线与前所未有的精度和统计数据使用的数据从皮埃尔俄歇天文台。基于与表面检测器的至少一个站重合的荧光观测，我们导出能量高于1EeV的光谱。我们还报告与表面探测器阵列获得的能谱。详细介绍了光谱特征，并讨论了系统不确定性对这些特征的影响。
2013-07-01 astro-ph.HE astro-ph.IM
The Large Magellanic Cloud as a source of the highest energy cosmic rays
本文研究皮埃尔·俄歇观测站记录的最高能量宇宙射线方向分布，发现其呈非随机聚集，并提出大麦哲伦云可能是比半人马座A更近的潜在来源。
2025-07-22 astro-ph.HE
On the common origin of cosmic rays across the ankle and diffuse neutrinos at the highest energies from low-luminosity Gamma-Ray Bursts
我们证明了低亮度伽马射线暴（LL-GRB）喷流核级联中产生的超高能电子回旋共振（UHECR）可以描述UHECR的谱和成分，同时也可以描述最高能量处的扩散中微子通量。源中的辐射密度同时控制着中微子的产生和核级联的发展，导致核子和轻核的通量，甚至描述了$5 \times 10^{18}$ eV的宇宙线踝。导出的源参数是一致的人口研究，表明重子加载因子约为10。我们的研究结果激发了LL-GRB作为一个独特的GRB人口的持续实验搜索。
2019-01-16 astro-ph.HE
White Paper on Ultra-High Energy Cosmic Rays
在未来十年中可以回答的一个基本问题是：最高能量宇宙粒子的起源是什么？最高能量宇宙射线源的发现将揭示近代宇宙中最具活力的天体物理环境的运作。候选的来源范围从紧凑物体的诞生到与伽马射线暴有关的爆炸或在活动星系核中的超大质量黑洞周围产生的爆炸。对超高能宇宙射线的研究，除了开启高能天体物理学的新纪元外，还将制约银河系和河外磁场的结构。这些粒子从源到地球的传播也探测了宇宙背景辐射，并在比陆地实验室所能达到的能量高几个数量级的情况下深入了解粒子相互作用。设计用于研究最高能量宇宙射线的下一代天文台将对超高能光子和中微子具有前所未有的灵敏度，这将进一步阐明宇宙在最极端能量下的运作。为了在2010-2020十年期间应对这一挑战，将需要显著增加对6 1019 eV以上宇宙射线的综合暴露。回答这个开放性问题的技术能力就在眼前，探索带电粒子天文学的时机已经成熟。
2009-03-02 astro-ph.CO astro-ph.HE
Mass Composition Studies of the Highest Energy Cosmic Rays
确定最高能量宇宙射线的质量组成是宇宙射线实验中最大的挑战之一。最高能量的宇宙射线只能间接探测到，因为它们的通量非常低。使用大气作为大目标，空气荧光探测器能够追踪大气中广泛空气簇射的大小演变（簇射纵向剖面）。对探测到的纵向剖面的特征进行分析是目前提取有关初级宇宙射线质量组成的某些信息的最可靠方法。在这篇文章中，我将详细描述皮埃尔俄歇延伸率的研究，我将展示使用表面和荧光检测器信息作为单一分析的一部分进行质量组成研究的潜力。目前关于质量组成的数据的解释在很大程度上依赖于高能强子相互作用模型。使用标准的强子相互作用模型，数据表明，组合物变得更轻，约2 $\times$ 10 $^{18}$ $eV$和以上，它变得更重了。在2 $\times$ × 10 $^{18}$ $eV$的质量组成中的这种明显变化似乎与所观察到的能谱中的谱指数变化相关。
2009-01-22 astro-ph.HE
The highest energy cosmic rays from superheavy dark matter particles
针对高于 $10^{19}$ eV 的超高能宇宙射线来源不明的谜团，提出其可能源于暗物质超重粒子的衰变或湮灭，并指出此类粒子自然存在于与 Starobinsky inflation 相关的修改引力模型中。
2025-01-28 astro-ph.HE hep-ph
A correlation between the highest energy cosmic rays and nearby active galactic nuclei detected by Fermi
为了探讨超高能宇宙射线（UHECR）的起源，分析了费米大天区望远镜第一源星表（1FGL）和第一LAT活动星系核（AGN）星表（1 LAC）中γ射线源的位置与皮埃尔俄歇天文台观测到的UHECR到达方向的相关性。我们发现，在1FGL中确定的银河系源和耀变体与UHECR没有显着的相关性，而1 LAC源在~2.4度角尺度上显示出轻微的相关性（2.6 sigma水平）。当只选取距离小于200 Mpc的1 LAC活动星系核时，我们发现它们的位置与UHECR的方向在~17度角尺度上有很强的关联（5.4 σ），观测到的组态是由各向同性的宇宙射线通量引起的概率为5 × 10 ^{-8}。在6.5度尺度上，与附近的1 LAC源也有5 σ相关性。我们确定了7个与17度以内的超高能回旋共振有关的活动星系核，它们可能是超高能回旋共振产生地的候选者：半人马座A、NGC 4945、ESO 323-G77、4C+04.77、NGC 1218、RX J0008.0+1450和NGC 253。我们解释这些结果提供了额外的支持，在附近的河外天体的UHECRs的起源的假设。由于相关性的角度尺度很大，我们讨论了干预磁场可能会大大偏转粒子的轨道到地球的可能性。
2010-07-29 astro-ph.CO astro-ph.HE
Muon production and string percolation effects in cosmic rays at the highest energies
能量超过~ 10^18 eV的超高能宇宙射线提供了一个独特的窗口，可以研究能量远高于最大的人造加速器所能达到的能量的强子相互作用。我们认为，在这些能量弦渗透可能会发生，并发挥重要作用的描述诱导广泛的空气簇射通过增强奇异和重子生产。这导致级联的μ介子含量的显着增加，与最近在UHECR实验收集的数据一致。在这项工作中，强子相互作用中的弦渗流的影响实现了EAS代码和几个淋浴可观的影响进行了评估和讨论。
2012-09-28 astro-ph.HE hep-ph
Measurements of cosmic rays at the highest energies with the Pierre Auger Observatory
本文综述了俄歇天文台的现状和最近的观测结果。描述了能谱并讨论了其特征。我们报告的搜索各向异性的宇宙射线到达方向在大尺度上，并通过相关的天体目录。我们还提出了搜索各向异性的数据，而不使用天文目录。讨论了10^{18} eV附近质子-空气截面的首次测量。最后，质量组成是解决与测量的簇射最大的能量和μ子密度在地面上的深度的变化。
2013-09-05 astro-ph.HE
Ultra high energy cosmic rays: the highest energy frontier
超高能宇宙射线（UHECR）是目前宇宙中能量最高的信使，其能量高达$10^{20}$ eV。对天体物理粒子（原子核、电子、中微子和光子）在其最高观测能量下的研究对基础物理学和天体物理学都有影响。初级粒子在大气中相互作用，产生广泛的空气簇射。对这些簇射的分析不仅使人们能够估计初级宇宙粒子的能量、方向和最可能的质量，而且还能够获得关于它们在比目前最高能量的人造加速器所能获得的能量高出一个数量级以上的能量下的强子相互作用的性质的信息。在这方面的贡献，我们将审查国家的最先进的UHECRs检测。我们将介绍皮埃尔俄歇天文台和望远镜阵列的主要实验，并讨论宇宙线能谱，方向各向异性搜索，质量组成的研究，确定簇射μ子的数量（这是对簇射强子相互作用敏感的）和质子-空气截面。
2015-10-19 astro-ph.HE hep-ex
Which radio galaxies can make the highest-energy cosmic rays?
许多作者认为，皮埃尔俄歇天文台和其他宇宙射线望远镜探测到的超高能宇宙射线（UHECR）可能在射电星系的核、喷流或叶中被加速。在这里，我专注于随机加速度在叶。我的要求，他们加速质子的最高观测到的能量的地方限制的可观察到的属性的射电瓣，满足了相对较少的对象内的Greisen-Zat'sepin-Kuzmin（GZK）截止;如果UHECR是质子，并在射电瓣内加速，它们的来源可能是已知的和编目的射电星系。我的波瓣加速也意味着一个（电荷依赖）的上限能量的UHECR，可以以这种方式产生的，如果叶是占主导地位的加速器在当地的宇宙，如果UHECR主要是质子，我们不太可能看到宇宙射线的能量比我们已经观察到的高得多。我评论的可行性的随机加速机制和可能的组成宇宙射线以这种方式加速，根据我们目前的理解的内容的大规模瓣的射电星系，最后讨论的影响随机瓣加速宇宙射线天文学的未来。
2010-04-07 astro-ph.HE
Constraints on the proton fraction of cosmic rays at the highest energies and the consequences for cosmogenic neutrinos and photons
本研究结合多信使观测约束，量化最高能段超高能质子的可能占比，分析其对应的宇宙生成中微子与伽马射线流强，为未来多信使观测提供新方向。
2024-03-06 astro-ph.HE
The Highest-Energy Cosmic Rays Cannot be Dominantly Protons from Steady Sources
观测到的大部分高能宇宙射线可能是轻元素或重元素，并且起源于稳定或短暂的源群。这给我们留下了四个一般类别的来源。能量需求对单个源的亮度设定了下限，而天空中粒子到达方向的分布对源数密度设定了下限。后一种约束取决于由于带电粒子在从源到地球的传播期间的磁偏转而导致的天空图中的角拖尾。我们对比这些限制与现有的发光稳定的物体在附近的宇宙调查的光度函数，并强烈约束的四类源模型，即稳定的质子源。在95%的置信水平下，排除了能量为$> 8\times 10^{19}\,$ eV的宇宙射线主要是来自稳定源的纯质子的可能性，前提是质子在飞行中经历小于$30^\circ$的磁偏转。
2016-10-25 astro-ph.HE
Tidally disrupted stars as a possible origin of both cosmic rays and neutrinos at the highest energies
潮汐破裂事件（TDEs）是恒星在大质量或超大质量黑洞附近被强大的引力撕裂的过程。如果在这样的过程中喷射，粒子加速可能发生在内部冲击中。我们证明，喷射的TDE可以同时描述所观察到的中微子和宇宙射线通量在最高的能量，如果恒星与较重的成分，如碳-氧白矮星，潮汐中断，这些事件是足够丰富的。我们模拟的光强子相互作用都在TDE喷流和在通过河外空间的传播，我们表明，同时描述的超高能宇宙线（UHECR）和PeV中微子数据意味着，在喷流的核级联发展的光强子相互作用。
2019-07-12 astro-ph.HE
AstroParticle Physics at the Highest Energies
最近的国际努力使我们更接近揭开宇宙射线起源的百年之谜。宇宙射线、伽马射线和中微子观测站正在达到必要的灵敏度，以研究最高能量的宇宙加速器，并开始使用宇宙粒子研究实验室能量以上的粒子相互作用。已知的伽马射线源的数量已经增加了几个数量级。可能的宇宙射线源已经缩小了与脚踝和GZK一样的光谱特征在最高能量的确认。中等能量宇宙射线到达方向分布的各向异性显示了银河系复杂的局部邻域。在最高能量下，粒子天文学的曙光仍然是具有挑战性的，而与成分有关的测量则指向成分的变化或宇宙射线在高能下的相互作用。要想清楚地解开中微子能量之谜，需要大量增加宇宙射线和中微子观测的统计数据。
2012-03-15 astro-ph.HE
Hunting for super-heavy dark matter with the highest-energy cosmic rays
在15年的数据采集中，皮埃尔俄歇天文台没有观测到超过$10^{11.3}$ GeV的事件。这一零结果转化为超高能宇宙射线通量的上限，意味着在90\%C. L时，$J (> 10^{11.3}$（GeV）$< 3.6 \times 10^{-5}$ km $^{-2}$ sr $^{-1}$ yr $^{-1}$。我们解释这个约束的极端能量光子起源于衰变超重暗物质（SHDM）的粒子聚集在星系晕的约束。有了这个约束，我们得到的强子衰变SHDM粒子的质量范围内，$10^{14} < M_X/ $ GeV $< 10^{15}$的寿命最强的下限。我们还探讨了未来NASA的POEMMA任务搜索SHDM信号的能力。
2019-05-01 astro-ph.HE hep-ph
The energy spectrum of cosmic rays at the highest energies
为这次研讨会设立的几个工作组之一负责审查与UHECR能谱有关的结果和方法。我们总结了我们的讨论结果，其中包括更好地理解小组的分析选择和他们的动机。我们发现，由较大的实验确定的能量谱是一致的归一化和形状后，能量标度因子的应用。这些比例因子在能量尺度的系统不确定性，我们讨论了未来的工作，旨在减少这些系统。
2013-06-26 astro-ph.HE astro-ph.IM
Evidence for the Sombrero Galaxy as an Accelerator of the Highest-Energy Cosmic Rays
基于皮埃尔·奥格天文台17年数据，发现草帽星系与超高能宇宙射线多重态存在显著空间关联，为活跃超大质量黑洞作为最高能量宇宙射线来源提供关键证据。
2024-12-16 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Conclusions about properties of high-energy cosmic-rays drawn with limited recourse to hadronic models
要确定最高能量宇宙射线的能量和质量，就需要了解粒子相互作用的特征，其能量要超过大型强子对撞机所能达到的能量。对各种数据的模型预测的不足之处进行了总结，很明显，关于初级质量的坚定声明是不成熟的。尽管如此，我们还是可以从这些数据中得出关于高能宇宙射线起源的重要结论。本文献给我伟大的朋友和同事Jim Cronin，他于2016年8月25日突然去世，没有他，Auger协作就不会发生。
2016-10-28 astro-ph.HE
Ultra-High Energy Cosmic Rays: Results and Prospects
本文简要评述了从谱踝到最高能量的宇宙射线测量和解释的最新进展。在大约10^{17} eV处观察到一个膝盖的重原色和一个脚踝的轻原色。在所有粒子光谱中，光的分量在大约4 × 10 ^{18} eV处开始占主导地位，并揭示了从银河系到河外宇宙射线的过渡。在最高能量下的主要问题是关于在E > 4 × 10 ^{19} eV时观察到的通量抑制的起源。这是期待已久的GZK效应还是资源枯竭？回答这个问题的关键仍然是在最高能量下仍然很大程度上未知的质量组成。来自不同天文台的数据并不完全一致，人们已经开始共同努力解决这个问题。即使在最高能量下观察到的高水平的各向同性挑战模型的质子占主导地位的组合物，如果河外磁场的顺序是几个nG或less. We将讨论在该领域的实验和理论进展和未来十年的前景。
2014-04-19 astro-ph.HE
A Bayesian analysis of the 69 highest energy cosmic rays detected by the Pierre Auger Observatory
超高能宇宙射线（UHECR）的起源仍然是一个悬而未决的问题。已经进行了几次尝试，以交叉相关的UHECR的到达方向与目录的潜在来源，但没有明确的结论已经达成。我们报告的贝叶斯分析的69个事件从皮埃尔俄歇天文台（PAO），其目的是确定的部分UHECR起源于已知的活动星系核的Veron-Cety & Veron（VCV）目录，以及活动星系核检测的雨燕爆发警报望远镜（Swift-BAT），星系从2 MASS红移巡天（2 MRS），和额外的体积有限的样本17个附近的活动星系核。这项研究利用了一个多层次的贝叶斯模型的UHECR注入，传播和检测。我们发现，对于先验参数的合理范围，贝叶斯因子不支持纯各向同性模型。对于模型参数的置信值，我们报告了VCV、Swift-BAT和2 MRS星表以及17个活动星系核样本的68%可信区间，分别为0.09+0.05-0.04、0.25+0.09-0.08、0.24+0.12-0.10和0.08+0.04-0.03。
2016-01-11 astro-ph.HE
Update on tests of the Cen A neutron-emission model of highest energy cosmic rays
我们建议，从Cen A的中子发射占主导地位的宇宙射线天空中的光谱的高端。能够衰变的中子产生质子扩散前沿，而那些在衰变中幸存的中子在源的方向上产生尖峰。我们使用最近的数据报告的皮埃尔俄歇合作，规范化的注入光谱，并估计所需的亮度在宇宙射线。我们发现这样的光度L_{CR} ~ 5 x 10^{40} erg/s，比Cen A的热光度L_{bol} ~ 10^{43} erg/s小得多。我们计算了地球上观测者观测到的入射电流通量密度，并表明各向异性振幅与1σ水平的数据一致。无论潜在的源模型如何，我们的结果表明，经过十年的数据采集，皮埃尔俄歇天文台将能够测试我们的提议。
2011-08-13 astro-ph.HE hep-ph
A Bayesian self-clustering analysis of the highest energy cosmic rays detected by the Pierre Auger Observatory
宇宙射线（CR）是流入太阳系并到达地球的质子和原子核，能量高达~10^21 eV。E >~ 10^19 eV的超高能宇宙射线（UHECR）的来源仍然未知，尽管有理论上的理由认为至少有一些来自活动星系核（AGN）。评估不同假设的一种方法是通过分析UHECR的到达方向，特别是它们的自聚类。我们已经开发了一个完全贝叶斯方法来分析球上的点的自聚类，我们将其应用于UHECR到达方向。该分析是基于一个多步骤的方法，使贝叶斯模型比较的情况下，弱先验信息的应用程序。我们已经将这种方法应用于皮埃尔俄歇天文台（PAO）记录的69个最高能量事件，这是目前最大的UHECR数据集。我们没有检测到自聚，但模拟表明，这是一致的活动星系核来源的模型，为这个规模的数据集。几百个UHECR的数据集足以检测活动星系核模型中的聚集。预计今后的实验，如日本实验舱极端宇宙空间观测站（JEM-EUSO）将产生这种量级的样品。
2014-08-01 astro-ph.HE astro-ph.IM
Energy Spectrum of Fast Second Order Fermi Accelerators as Sources of Ultra-High-Energy Cosmic Rays
宇宙射线在二阶费米过程中的随机加速通常被认为太慢而不能达到超高能量，除非在特定情况下。本文给出了在高度湍流的磁场中由二阶费米加速得到的能谱。在AGN喷流的外围发现，在这种情况下，它可以足够快地将粒子加速到最高观测能量。我们参数化所得到的非幂律谱，并表明，这些可以描述宇宙射线的能量谱和质量组成的数据在最高的能量，如果考虑到传播效应。
2018-04-18 astro-ph.HE
Binary neutron star mergers as the source of the highest energy cosmic rays
本文提出超高能宇宙射线源于双中子星并合，其引力驱动发电机产生的喷流因BNS质量范围狭窄而几乎相同，从而解释了UHECRs的狭窄刚度范围，并指出超100 EeV的UHECRs为$r$-过程核，且预测10 PeV以上中微子与引力波存在重合。
2025-02-13 astro-ph.HE hep-ph
Searches for Anisotropies in the Arrival Directions of the Highest Energy Cosmic Rays Detected by the Pierre Auger Observatory
分析了俄歇天文台10年来观测到的超高能宇宙射线到达方向的分布。该数据集比早期研究中使用的数据集大约三倍，包括天顶角高达$80^\circ$的到达方向，因此覆盖了从$-90^\circ$到$+45^\circ$的10月份。在更新Véron-Cetty和Véron星表中与活动星系核（AGN）相关的事件比例后，我们对能量超过40 EeV的数据的到达方向进行了不同的各向异性测试。我们寻找局部过剩通量和事件方向的自聚集在角尺度高达$30^\circ$和不同的阈值能量之间的40~EeV和80~EeV。然后，我们寻找宇宙射线与银河系（银河系中心和银河系平面）和本地宇宙（超银河系平面）的天体结构的相关性。我们还研究了它们与附近河外天体的不同种群的相关性：2 MRS目录中的星系，Swift-BAT探测到的AGN，具有喷流的射电星系和半人马座~A星系。所有测试均未显示统计学显著的各向异性证据。对于$E>58$ ~EeV的宇宙射线，在接近130~Mpc、比$10^{44}$ ~erg/s（18 $^\circ$半径）亮的Swift AGN周围和半人马座~A方向（15 $^\circ$半径）附近的相当大的窗口中，得到了最强的各向同性偏离（后试验概率${\sim}1.4$）。
2015-11-30 astro-ph.HE
Future ground arrays for ultrahigh-energy cosmic rays: recent updates and perspectives
超高能宇宙射线（UHECR）的起源和性质是粒子天体物理学和天文学中最令人感兴趣的谜团之一。两个最大的天文台，皮埃尔俄歇天文台和望远镜阵列实验，正在两个半球稳定地观测UHECR，以便更好地了解它们的起源和最高能量的相关加速机制。我们重点介绍他们的最新成果，包括正在进行的升级，AugerPrime和TAx4，然后解决下一代天文台的要求。我们分享最近的更新和未来的地面阵列的荧光探测器的前景，解决了大面积，低成本的探测器，适用于测量最高能量的宇宙射线与前所未有的孔径的属性的要求。
2018-10-15 astro-ph.HE hep-ex
Penetration of cosmic rays into dense molecular clouds: role of diffuse envelope
宇宙射线（CR）通量通过扩散电离气体传播可以激发MHD波，从而产生磁扰动。我们提出了一个通用的模型CR渗透到分子云通过其扩散信封，并确定领先的物理过程控制其运输的方式从一个高度电离的星际介质的云的致密内部。该模型使我们能够描述一个自由流动的CR和它们的扩散传播之间的过渡，由散射的自生扰动。一组自洽的方程，控制在一个信封和调制CR通量产生的MHD湍流的扩散输运制度，基本上是由两个无量纲的数字。我们证明了一个显着的相互补充的不同机制，导致发病的扩散制度，这导致在一个普遍的能量谱的调制CR。最后，我们简要地讨论了我们的结果的几个基本的天体物理问题，如空间分布的CRs在银河系以及电离，加热和化学致密的分子云的影响。
2018-02-07 astro-ph.HE
Acceleration and propagation of ultra high energy cosmic rays
我们回顾了最高能量宇宙射线的物理学。对它们的来源的发现，仍然是未知的，将揭示宇宙中最具活力的天体，并可能揭示粒子物理学标准模型之外的新物理学。我们讨论了这些高能粒子的传播细节，它们与天体物理光子背景和星系际磁场的相互作用，以及与它们的运输相关的次级宇宙成因粒子的产生。我们研究了不同的加速模型，回顾了可以激发宇宙射线直到最高能量的主要天体物理对象。考虑到所观察到的质量组成的不确定性，我们审查了两种替代方案的组成仅由质子或质子和较重的原子核，讨论了两种方案的来源，加速机制和生产的二次宇宙成因的伽马射线和中微子方面的后果。
2017-07-25 astro-ph.HE
Ultra high energy cosmic rays: A review
我们提出的主要结果的能量超过10 $^{18}$ eV的最高能量的宇宙射线的能量谱和组成的高分辨率蝇眼和南方俄歇天文台获得。目前的结果有些矛盾，并提出了关于这些粒子的起源和性质的有趣问题。
2010-11-08 astro-ph.HE
A Bayesian analysis of the 27 highest energy cosmic rays detected by the Pierre Auger Observatory
超高能宇宙射线（UHECR）可能是由活动星系核（AGN）产生的，但目前还没有确凿的证据证明这一假设。已经有几份报告指出了UHECR的到达方向与附近活动星系核的位置之间的相关性，其中最强的探测来自皮埃尔俄歇天文台（PAO）探测到的27个UHECR样本。然而，PAO结果是基于统计方法，该方法不仅忽略了一些相关信息（最明显的是UHECR到达能量，而且还忽略了到达方向上的一些信息），而且还涉及相关参数的一些有问题的微调。本文对2007年9月前收集的PAO数据进行了贝叶斯分析，发现在VCV星表中，有一部分UHECR起源于已知的活动星系核，其F_AGN = 0.15^（+0.10）_（-0.07）。尽管PAO-AGN的相关性是巧合的可能性很小（F_AGN = 0.15是F_AGN = 0.00的200倍），但所有UHECR都来自VCV活动星系核的假设被排除了。
2011-07-29 astro-ph.HE hep-ph
A Hierarchical Framework for explaining the Cosmic Ray Spectrum using Diffusive Shock Acceleration
本文提出一个分层扩散激波加速框架，用超新星遗迹、银河风终止激波和星系际吸积激波逐级加速解释从GeV到百EeV的整个宇宙线能谱，并给出关于成分和观测效应的预言。
2023-09-17 astro-ph.HE
Acceleration and propagation of ultrahigh energy cosmic rays
尽管在过去的50年里进行了巨大的实验努力和活跃的理论研究，但最高能量宇宙射线的起源仍然是现代天体物理学中最引人注目的谜团之一。在过去的十年中已经知道了令人兴奋的实验结果，最特别的是在预期的位置检测到一个截止的长期寻求Greisen-Zatsepin-Kuzmin抑制以及大规模各向异性的证据。本文总结和讨论了该领域的最新研究成果。
2012-09-28 astro-ph.CO astro-ph.HE physics.plasm-ph
Ultra-High Energy Cosmic Rays: Results and Prospects
在所有能量下对宇宙射线的观测都得到了改进，无论是在更高的统计学方面还是在减少的系统学方面。因此，所有粒子宇宙射线能谱开始呈现出比以前所能看到的更多的结构。最重要的是，宇宙射线光谱中的第二个膝关节-由重原色主导-据报道略低于10^{17} eV。另一方面，光分量在10^{17} eV以上表现出踝状特征，并开始主导踝处的通量。在最高能量下的关键问题是关于在高于5 x 10^{19} eV的能量下观察到的通量抑制的起源。这是期待已久的GZK效应还是资源枯竭？回答这个问题的关键还是在于最高能量下的质量组成，这在很大程度上还是未知的。来自不同天文台的数据并不完全一致，人们已经开始共同努力解决这个问题。如果河外（EG）磁场的数量级为几个nG或更多，即使在最高能量下观察到的高水平的各向同性也开始挑战质子主导的成分。我们将讨论该领域的实验和理论进展以及未来十年的前景。
2013-05-10 astro-ph.HE
The flux suppression at the highest energies
大约半个世纪前，Greisen、Zatsepin和Kuz'min（GZK）预测，当宇宙射线从遥远的河外源传播时，由于它们与宇宙微波背景的相互作用，能量在$10^{20}$ eV左右的宇宙射线光谱会出现“具有宇宙学意义的终止”。现在证实了对高于$4\times 10^{19}$ eV的通量的抑制。我们认为，目前的数据是不足以得出结论，所观察到的功能是由于传播过程中的能量损失，否则的事实，即天体物理加速器达到其极限，或确实源属性和传播效应的组合。我们讨论了宇宙射线的组成，源的属性，和干预磁场的光谱陡峭的依赖关系，并推测额外的信息，可能是必要的，以达到明确的结论的起源通量抑制和背后的机制加速宇宙射线的最高观测能量。
2014-06-04 astro-ph.HE
Correlations between Ultrahigh Energy Cosmic Rays and AGNs
我们研究了Pierre Auger天文台报道的最高能量宇宙射线（UHECR）与Veron-Cetty Veron（VCV）活动星系核目录中星系之间的相关性。首先，我们量化的VCV目录的不均匀性和杂质的程度。其次，我们确定如何修改最高能量俄歇UHECRs和VCV星系之间的相关性时，只有光学识别AGN使用。最后，我们测量公布的俄歇UHECR和物质分布之间的相关性。我们最重要的发现是，UHECR和活动星系核之间的相关性太强，不能纯粹用活动星系核追踪大尺度物质分布来解释，这表明（除非相关性是统计上的侥幸）UHECR中有相当一部分是由活动星系核产生的。我们还发现，一旦我们考虑到在室女座地区的VCV目录的重过采样，从该地区的UHECR事件的缺乏是不相容的UHECR活动星系核的来源。
2009-04-27 astro-ph.HE
Cosmic rays from supernova remnants and superbubbles
最近对单个超新星遗迹和超级气泡的高能伽马射线观测，以及对超新星、恒星形成区和局部宇宙射线组成的观测，现在提供了一个将宇宙射线的来源、注入、加速和传播联系在一起的综合框架，因此有可能确定它们对宇宙射线加速的相对贡献，但最高能量除外。
2018-07-25 astro-ph.HE
Ultrahigh Energy Cosmic Rays: Review of the Current Situation
介绍了宇宙中能量最高的粒子--高能宇宙射线的数据现状。该领域的新结果来自美国犹他州的望远镜阵列实验。因此，我们集中讨论该实验的结果，并将其与最近的另外两个实验，高分辨率蝇眼和南方俄歇天文台的测量结果进行比较
2012-10-02 astro-ph.HE
A search for anisotropy in the arrival directions of ultra high energy cosmic rays recorded at the Pierre Auger Observatory
皮埃尔·俄歇天文台对宇宙射线到达方向的观测先前已经利用超高能宇宙射线（UHECR）与从Veron-Cetty Veron目录中提取的天体的相关性提供了在99% CL处各向异性的证据。在本文中，我们报告使用三个目录独立的方法来搜索各向异性。2 pt-L，2 pt+和3 pt的方法，每个给一个不同的措施，自聚集在到达方向，模拟宇宙射线数据集进行了测试，研究样本大小和磁拖尾对其结果的影响，占角和能量分辨率。如果UHECR的源遵循与本地宇宙中的普通星系相同的大尺度结构，并且如果UHECR偏转不超过几度，则模拟图的研究表明，这三种方法可以有效地响应所产生的各向异性，P值= 1.0%或更小，数据集少至100个事件。使用2004年1月1日至2010年7月31日的数据，我们检查了20，30，...，110个最高能量事件，对应的最小能量阈值约为49.3EeV。对于最高的100个能量事件，使用2 pt-L方法测得的最小P值为13.5%，使用2 pt+方法测得的最小P值为1.0%，使用3 pt方法测得的最小P值为1.1%。鉴于对数据集进行的多次（相关）扫描，这些独立于星表的方法并没有得到最高能量宇宙射线各向异性的有力证据。
2012-10-12 astro-ph.HE
Highest energy particle physics with the Pierre Auger Observatory
天体粒子为粒子物理学领域的研究提供了一条新的途径，允许在加速器可达到的能量之上进行研究。超高能宇宙射线可以通过观察它们在大气中产生的簇射来研究。皮埃尔·俄歇天文台是一个混合探测器，用于探测超高能宇宙射线，结合了以前实验使用的两种互补测量技术，以获得对这些空气簇射的最佳测量。簇射观测不仅可以估计初级宇宙粒子的能量、方向和最可几质量，而且可以获得关于它们的强子相互作用性质的一些信息。结果是最相关的上下文中确定强子相互作用的特点，在超高能量。
2014-03-05 astro-ph.HE
Physics and astrophysics of ultra-high energy cosmic rays: recent results from the Pierre Auger Observatory
超高能宇宙射线（UHECR）是宇宙中能量最高的信使，能量高达$10^{20}$ eV。对天体物理粒子（原子核、电子、中微子和光子）在其最高观测能量下的研究对基础物理学和天体物理学都有影响。初级粒子在大气（或地球）中相互作用，产生广泛的空气簇射。对这些簇射的分析不仅使人们能够估计初级宇宙粒子的能量、方向和最可能的质量，而且还能够获得关于它们的强子相互作用的性质的信息，其能量比目前最高能量的人造加速器高出一个数量级以上。位于阿根廷门多萨省的皮埃尔·俄歇天文台是有史以来最大的宇宙射线实验站。该观测站被设计成一个混合探测器，覆盖面积为3000公里$^2$，已收集数据近20年。本文介绍了宇宙线能谱研究、强子物理研究、方向各向异性研究和质量组成研究（包括光子和中微子研究）的最新成果。最后，介绍了观测站目前的升级（“AugerPrime”），其主要目的是提高对超高能宇宙射线的粒子类型和质量的灵敏度。
2020-12-23 astro-ph.HE hep-ex
Highest Energy Proton-Nucleus Cross Sections
用带“边”的“黑盘”来描述极高能量质子-质子截面，可以简单地推广到最高能量质子-原子核截面。这导致了前导$ln^2W$项和$ln\, W$项，其系数线性地依赖于核的半径（$W$为c.m.能源）。必要的参数由p-p数据拟合确定。由于$ln W$项的系数相当大，所以用加速器或宇宙射线中的可用能量能否达到$ln^2W$占优势的状态是值得怀疑的。然而，$ln W$项可能与大气中最高能量的宇宙射线有关，预计氮的截面会大幅增加。通过在p核对撞机上研究$ln W$的系数，应该可以检验这个理论。
2018-07-23 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
The Mass of Cosmic Rays of Ultra High Energy
University of Leeds（利兹大学）
本文通过分析得出最高能量宇宙射线的质量组成并非由质子主导，并结合现代强相互作用模型重新评估能量谱以提高测量一致性。
2025-12-09 astro-ph.HE
The Pierre Auger Observatory: results on the highest energy particles
皮埃尔·奥杰天文台的设计目的是研究已知最高能的粒子，即超高能宇宙射线。该观测站占地3000平方公里，结合了两种不同的探测技术来研究初级宇宙射线与大气相互作用产生的巨大粒子簇射。对簇射的分析使人们能够提取关于初级宇宙射线的性质及其起源的信息。此外，研究这些粒子与大气的相互作用提供了一个独特的窗口，可以研究能量比目前最高能量的人造加速器高出一个数量级的粒子物理学。在这方面的贡献选择的结果，重点是主要的质量组成，确定的μ介子的数量，这是敏感的簇射强子相互作用，和测量的质子-空气截面在sqrt（S）= 57 TeV。对于最后一个主题，将与使用加速器的质子-质子截面测量相联系。宇宙射线能谱和超高能光子和中微子的搜索结果，也将被讨论。
2013-07-15 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Ultra high energy cosmic rays from past activity of Andromeda galaxy
结果表明，仙女座星系中与超大质量黑洞的生长和过去活动有关的相对论喷流可能是能量大于$10^{15}$ eV的宇宙射线的主要来源。大部分的宇宙射线能量都与喷流的弓形激波有关，该激波产生多PeV的宇宙射线，成分较轻。具有重成分的最高能量宇宙射线产生于喷流本身。计算了仙女座星系产生的高能粒子传播到地球的光谱，并与观测结果进行了比较。
2022-11-28 astro-ph.HE
High-Energy Cosmic Rays and the Greisen-Zatsepin-Kuzmin Effect
尽管宇宙射线在100多年前就被发现了，但其起源仍然不确定。它们的能谱从1 GeV延伸到1020 eV以上，其速率小于每世纪每平方公里1个粒子。在1965年发现宇宙微波背景后不久，有人指出，如果源均匀地分布在整个宇宙中，宇宙射线的光谱应该在4 x 1019 eV以上突然变陡。这种预测，由Greisen和Zatsepin和Kuzmin，已成为众所周知的GZK效应，在这篇文章中，我讨论了目前的位置，关于最高宇宙射线能量的能谱的实验数据，已经积累了近50年的搜索。虽然现在几乎没有疑问，在预测的能量附近存在光谱的抑制，但这决不是GZK效应的表现，因为它可能是这个能量也接近源可以加速粒子的最大值，最高能量的束包含大部分比质子重的核。简要地提到了前进的道路。
2013-10-01 astro-ph.HE
Hadronic Re-Acceleration at the Crab Pulsar Wind Termination Shock as a Source of PeV Gamma-Rays
针对蟹状星云PeV伽马射线起源不明的问题，提出强子从超新星抛射物扩散入脉冲星风云并由终止激波再加速的机制，通过粒子输运模拟验证其可行性。
2023-10-11 astro-ph.HE
What have we learned about the sources of ultrahigh-energy cosmic rays via neutrino astronomy?
冰立方天文台对TeV-PeV能量宇宙中微子的观测表明，河外宇宙射线源的光学深度应大于$\sim$ 0.01，并对观测到的10 PeV宇宙射线的贡献率超过10%。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质子在1 EeV的总宇宙射线通量中占主导地位。在已知的强大天体中，包括伽玛射线暴（GRB），只有平谱射电类星体（勉强）满足这些条件。另一方面，对能量远超过PeV的中微子的零检测排除了射电大声活动星系核（AGN）和/或伽玛暴（GRB）的可能性，这些在文献中讨论的流行的源候选者是最高能量宇宙射线（$\sim100 {\rm EeV}$）的起源，如果它们主要由质子组成。它们的起源必须是在与恒星形成速率相当或更慢的时间尺度上演化的物体。这些考虑表明，没有一个已知的河外天体可以同时是PeV和trans-EeV能量的宇宙射线源。由于严格限制EeV能量中微子通量，AGN和新生脉冲星模型的参数空间的一个重要部分开始显得不利，即使是在最高能量的混合和重宇宙射线成分的情况下。
2016-12-15 astro-ph.HE
The Highest Recorded Proton Spectrum at Earth since the Beginning of the Space Age
最近的太阳活动极小期和随之而来的宇宙射线的最小调制条件与以前的太阳活动极小期相比是不寻常的。2009年晚些时候，地球上的PAMELA仪器记录到了银河质子（和其他宇宙射线）的最高光谱，这与预期相反。将2009年12月的100 MeV至50 GeV之间的光谱与自1965年以来太阳活动极小期期间观察到的质子光谱进行了比较。相应的数值模拟预测，下一个太阳能最低光谱可能会更高，如果类似的调制条件，然后会发生在2008-2009年。原因是在调制模型中引入梯度和曲率漂移导致A > 0太阳磁周期的质子谱（例如，在能量低于几个GeV的情况下，如果相同的调制条件将占上风，则A < 0周期（例如，1965，1987，2009年左右）期间的A < 0周期（例如，1976，1997年左右）总是高于A < 0周期期间（例如，1965，1987，2009年左右）。
2013-08-07 astro-ph.HE astro-ph.SR
