Supernova burst and Diffuse Supernova Neutrino Background simulator for Water Cherenkov Detectors
本研究面向水切伦科夫探测器开发新型超新星事件模拟器，可计算两类超新星中微子的水中相互作用，用于评估超新星定位精度与弥散超新星中微子背景的预期事例数。
2024-02-01 astro-ph.IM
Testing the new QSM-6M optical module with the NEVOD Cherenkov water detector
本文讨论了研究中微子望远镜光学组件对切伦科夫水探测器NEVOD记录的各类事件响应特性的方法。本文介绍了用滨松R877光电倍增管对一个光学组件在单μ子事件和高能沉积事件中的测试结果。
2021-10-06 astro-ph.IM physics.ins-det
Exploration of a 100 TeV gamma-ray northern sky using the Tibet air-shower array combined with an underground water-Cherenkov muon-detector array
为了观测10 - 1000 TeV能量范围内的宇宙伽马射线，我们提出了一个10000 m^2的地下水切伦科夫μ子探测器（MD）阵列，该阵列与西藏空气簇射（AS）阵列一起工作。通过利用伽马射线引起的空气簇射与宇宙射线引起的空气簇射相比含有少得多的μ子这一事实，预计西藏AS阵列对10 TeV以上的天体伽马射线信号的灵敏度将有显着提高。我们进行了详细的蒙特卡罗模拟，以评估西藏AS+MD阵列对天体TeV γ射线信号的可达到的灵敏度。根据模拟结果，西藏AS+MD阵列将能够拒绝99.99%的100 TeV的背景事件，保留83%的伽马射线事件。在20 - 100 TeV附近，西藏AS+MD阵列的灵敏度将比目前的西藏AS阵列好约20倍。西藏AS+MD阵列将测量天体TeV伽马射线源的方向及其能谱的截止点。此外，Tibet AS+MD阵列将与成像大气切伦科夫望远镜以及费米伽马射线太空望远镜和朱雀和MAXI等X射线卫星一起进行多波长观测，并对源进行形态学研究，以寻求宇宙射线加速机制的强子性质的证据。
2009-07-27 astro-ph.IM
Enhancing Water Cherenkov Detector Arrays through multiPMT Modules
Università degli Studi di Napoli "Federico II"（那不勒斯费德里科二世大学）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli（意大利国家核物理研究所，那不勒斯分部）；Scuola Superiore Meridionale（南方高等学院）
本文探讨了在小型水切伦科夫探测器单元中使用多PMT模块的配置，以提高数据处理能力，并讨论其在μ子标记中的应用潜力。
2026-03-28 astro-ph.HE astro-ph.IM
Mass Composition Sensitivity of an Array of Water Cherenkov and Scintillation Detectors
我们考虑一个混合阵列组成的闪烁和水切伦科夫探测器，旨在测量宇宙线的初级质量组成的能量约为1 EeV。我们已经开发了一个模拟和重建链，研究这样的阵列的理论性能。在这项工作中，我们调查的灵敏度的质量组成可观的阵列的几何形状。探测器被安排在一个三角形网格与固定的750米的间距和闪烁体探测器的配置进行了优化的质量组成的灵敏度。我们表明，组成确定的性能可以比较有利的占空比的差异被认为是后的Xmax测量。
2011-09-08 astro-ph.HE astro-ph.IM
Scientific Verification of the High Altitude Water Cherenkov observatory
高海拔水切伦科夫（HAWC）天文台是一个TeV伽马射线和宇宙射线探测器，目前正在墨西哥普埃布拉州Sierra Negra火山附近海拔4100米处建造。HAWC天文台是一个广泛的空气簇射阵列，由300个光学隔离的水切伦科夫探测器（WCD）组成。每个WCD包含$\sim$ 200，000升过滤水和4个朝上的光电倍增管。2014年秋季，HAWC观测站将达到22，000米的$^{2}$，灵敏度将比其前身Milagro高15倍。自2012年9月以来，已经对30多个WCD进行了仪器化和数据采集。第一个试运行阶段对于数据采集和事件重建算法的验证至关重要。此外，随着装有仪表的WCD数量的增加，重要的是要验证不同配置几何形状下采集的数据。在这项工作中，我们提出了蒙特卡罗模拟和实验记录的数据之间的比较，在24小时的生活时间在2013年4月14日和15日，当29个WCD是活跃的。
2014-05-26 astro-ph.HE astro-ph.IM
Developing the radium measurement system for the water Cherenkov detector of the Jiangmen Underground Neutrino Observatory
江门地下中微子观测站拟采用20~ k吨液体闪烁探测器测定中微子质量等级。对探测器的所有组件都提出了严格的放射性纯度要求。根据MC模拟结果，切伦科夫探测器的水氡浓度应小于200 mBq/m $^3$。氡的前身镭也应该得到认真考虑。为了测量水中的镭浓度，研制了一套由镭提取系统、氡射气室和氡浓度测量系统组成的镭测量系统。本文介绍了一天测量灵敏度为$\sim$ 5~mBq/$^3$的气体氡浓度测量系统的改进情况，以及一天测量灵敏度为$\sim$ 23~mBq/$^3$的水中镭浓度测量系统的研制情况和大亚湾水样的测量结果。
2020-05-27 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
Study on optimization of water Cherenkov detector array of LHAASO project for surveying VHE gamma rays sources
提出了在中国云南香格里拉建立一个水切伦科夫探测器阵列LHAASO-WCDA。作为LHAASO项目的主要组成部分之一，它的主要目的是调查北部天空的伽马射线源的能量范围从100 GeV到30 TeV。为了有效地设计水切伦科夫阵列，节省预算，进行了蒙特卡罗模拟。通过仿真，得到了不同阵列结构的性能价格比，并进行了比较，为下一步更详细的实验设计提供了指导。
2013-07-03 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.ins-det
Study of water Cherenkov detector design for ground-based gamma-ray experiments
在SWGO实验的发展框架中，我们对基于水切伦科夫探测器阵列的广泛的空气簇射天文台的单个单元进行了详细的研究。事实上，SWGO的一种可能的水切伦科夫探测器单元配置由水箱组成，为了达到高探测效率和伽马射线和强子空气簇射之间的区分能力，正在研究不同的水箱设计。在这项研究中，我们考虑了双层坦克与几个大小，形状和数量的光电倍增管（PMT）。具有广泛空气簇射中的次级粒子的典型能量的μ子、电子和伽马射线已经被模拟以从0到60度的天顶距进入储罐。考虑由PMT产生的光电子的数量、检测效率和第一光子的测量的时间分辨率来评估槽响应。该分析允许比较具有不同尺寸、PMT配置以及具有圆形、六边形和正方形几何形状的坦克的性能。本文将讨论所使用的方法和结果。
2022-05-04 astro-ph.IM physics.ins-det
Uncovering the neutrino mass ordering with the next galactic core-collapse supernova neutrino burst using water Cherenkov detectors
本研究针对中微子质量序测定难题，利用水切伦科夫探测器分析八种核心坍缩超新星模型的轻子分布差异对质量序判定的影响，发现结果均为正确或无定论、无显著假阳性，同时强调了超新星建模研究的重要性。
2023-07-06 astro-ph.IM hep-ex
Calculation of the Cherenkov light yield from low energetic secondary particles accompanying high-energy muons in ice and water with Geant 4 simulations
在这项工作中，我们调查和参数化的切伦科夫光子，这是由低能量的二次粒子（通常$\lesssim 500 $ \，兆电子伏），伴随着μ子在水或冰的轨道产生的量和角分布。这些次级粒子来自小能量损失过程。我们调查的贡献不同的能量损失过程的μ子能量和最大转移能量的函数。对于角分布的计算，我们已经开发了一个通用的变换方法，它使我们能够导出的角分布的Cherenkov光子的轨道方向和它们的速度的任意分布。
2012-11-14 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.ins-det
Estimation of Temporal Muon Signals in Water-Cherenkov Detectors of the Surface Detector of the Pierre Auger Observatory
Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）；Czech Technical University in Prague, FNSPE（布拉格捷克理工大学FNSPE）；Observatorio Pierre Auger（皮埃尔·奥热天文台）
本文利用循环神经网络估计水切连检测器中缪子信号，以研究超高能宇宙射线的质量组成。
2025-12-12 astro-ph.IM hep-ex
Performance Studies of Layered Water Cherenkov Detectors
针对下一代空气簇射探测器对超高能伽马射线和宇宙线质量成分的探测需求，研究了分层水切伦科夫探测器的性能，展示原型水箱性能与模拟对比，还计算了满足GCOS观测站要求的探测器数量和间距。
2025-08-24 astro-ph.HE astro-ph.IM
HAWC Upgrade for Multi-TeV γ-ray Detection
高海拔水切伦科夫（HAWC）高能γ射线观测站于2015年3月在墨西哥中部建成。该探测器由300个水箱组成，目前正在升级，以提高其在Multi-TeV能量下的性能，并使用稀疏的小型切伦科夫水箱阵列。它将使仪器面积扩大4倍，并提高最高能量下的灵敏度。在这篇文章中，介绍了观测站的现状，以及即将进行的升级。电子和读出系统的新的稀疏阵列的小水箱也desrcibed，并从模拟结果进行了讨论，以优化阵列的性能。
2016-10-27 astro-ph.IM
Geant4 based simulation of the Water Cherenkov Detectors of the LAGO Project
为了表征由拉丁美洲巨型天文台（LAGO）项目使用的不同类型的水切伦科夫探测器（WCD）记录的信号，有必要在探测器水平上开发探测器对次级粒子通量的响应的详细模拟。这些粒子是在宇宙射线与大气相互作用的过程中产生的。在这方面，LAGO项目旨在通过寻找太阳对银河系宇宙射线的调制，研究伽马射线暴的高能部分和空间天气现象。在这方面，正在开发一个完整而复杂的模拟链，以解释每个LAGO站点的地磁效应、大气反应和探测器响应。在这项工作中，我们展示了基于GEANT 4的LAGO WCD模拟的第一步，重点是探测器内部扩散涂层的诱导效应。
2015-03-25 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
Toward the Detection of Relativistic Image Doubling in Water Cherenkov Detectors
当伽马射线或宇宙射线撞击地球大气层的顶部时，一簇次级粒子向地表移动。这些次级粒子中的一些是带电的μ子，随后进入地面上的水切伦科夫探测器（WCD）。这些μ子中的许多在真空中以接近光速的速度运动，在水中的运动速度比光速快，因此在WCD中触发各向同性的切伦科夫辐射。在许多WCD内部是检测这种切伦科夫辐射的光电倍增管（PMT）。当μ子朝向PMT的速度的径向分量从超光速下降到亚光速时，PMT将记录来自一种鲜为人知的光学现象的切伦科夫光，称为相对论性图像倍增（RID）。如果RID探测光电倍增管被高分辨率录像机取代，他们会看到两个μ子的切伦科夫图像突然出现在坦克内部，一个图像以速度分量向录像机移动，另一个则远离。即使没有视频，RID现象也会导致不同的PMT记录相同μ子的明显不同的光变曲线。在本文中，我们提出了一项研究，希望能激发明确的检测和报告的RID的影响，在WCD。我们考虑三个例子的情况下，μ子RID在高海拔水切伦科夫（HAWC）的系统：垂直，水平和倾斜。蒙特卡罗模拟表明，在HAWC类系统中的RID效应并不罕见-它们发生在所有μ子轨道的85%以上。
2020-10-07 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Stability and behavior of the outer array of small water Cherenkov detectors, outriggers, in the HAWC observatory
高海拔水切伦科夫（HAWC）天文台用于探测TeV伽马射线。HAWC在墨西哥普埃布拉州Sierra Negra火山斜坡海拔4，100米处运行，由300个水切伦科夫探测器组成，覆盖面积为22，000 $m^2$。每个WCD都配备了四个光电倍增管（PMT），以检测大气中初级粒子（伽马射线或带电宇宙射线）相互作用产生的广泛空气簇射（EAS）次级粒子在水中的切伦科夫发射。HAWC能够在0.5至100 TeV的能量范围内重建EAS。为了改进高能（$>10$ TeV）事件到达HAWC阵列之外时的堆芯确定，外伸支架升级项目正在主阵列周围添加350个小型WCD。这些外伸支架罐中的每一个都具有在1.5米直径的圆柱形聚乙烯罐中的PMT，其覆盖的总面积是HAWC阵列的总面积的四倍。在这项工作中，我们提出了泄漏光测试，以确定检测器的稳定性和沉积电荷的分析，以了解检测器的性能。
2017-08-17 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.ins-det
A water Cherenkov detector prototype for future high-energy tau-neutrino experiment
针对现有探测器在高能τ中微子探测上角分辨率与灵敏度不足的问题，提出模块化水切伦科夫探测器原型，利用峡谷地形屏蔽宇宙线，实验室验证其对MIP粒子探测效率>99%、时间分辨率<2ns，为未来τ中微子实验奠定基础。
2025-08-25 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
The Mercedes water Cherenkov detector
提出了一种小型的单层水切伦科夫探测器的概念，该探测器具有三个光电倍增管（PMT），放置在其底部的$120^{\circ}$星配置（\emph{Mercedes}水切伦科夫探测器）。光电倍增管放置在靠近站的侧壁处，倾斜度可调，可安装在水量内部或外部。为了说明这一概念在技术上的可行性，并对其成本进行一级估算，详细阐述了一项工程设计。这些站的灵敏度低能量广泛的空气簇射（EAS）的电子，光子和μ子进行了讨论，无论是在紧凑和稀疏的阵列配置。它示出的PMT信号的强度和时间模式的分析，使用机器学习技术，使标记的μ子，实现一个很好的伽玛/强子歧视TeV的阵雨。这一概念最大限度地降低了站的生产和维护成本，允许高度灵活和快速的安装。因此，Mercedes Water Cherenkov探测器（WCD）非常适合用于高空大型伽马射线观测站，覆盖从低能量（缩小卫星和地面测量之间的差距）到非常高的能量区域（超过PeV尺度）的扩展能量范围。
2022-09-27 astro-ph.IM hep-ex hep-ph
A Double Layered Water Cherenkov Detector Array for Gamma-Ray Astronomy
地面粒子探测现在是TeV伽马射线天文学的一种行之有效的方法。在充满水的检测单元中产生的切伦科夫光的检测是一种经过验证且具有成本效益的方法。在这里，我们讨论的优化单位对未来的南方宽视场伽玛射线天文台（SWGO）。在这种情况下，我们研究了一种新型的配置，其中每个水切伦科夫探测器（WCD）的阵列中的单元包括两个黑色或反射壁室和一个单一的光电倍增管（PMT）在每个室。我们发现，这是一个具有成本效益的方法，提高了WCD阵列的性能相对于目前的方法。一个浅的下室与PMT朝下，使μ子标签和强子诱导的空气阵雨，这是在伽马射线天文学的主要来源的识别。我们调查如何伽马/强子分离功率和可实现的角分辨率取决于在这种配置中的探测器单元的几何形状和壁反射率。我们发现，优秀的角分辨率，背景抑制能力和低能量响应是可以实现的，在这种双层配置，在两个腔室的反射表面的帮助下。
2023-01-23 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.ins-det
Enhanced water Cherenkov detector for soil moisture detection
本研究评估了水切伦科夫探测器测量热中子的能力，通过NaCl掺杂增强捕获信号，并模拟验证其在现场条件下可实际用于土壤湿度监测，为精准农业提供低成本、无毒的新型传感方案。
2025-09-10 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Detection of vertical muons with the HAWC water Cherenkov detectors and its application to gamma/hadron discrimination
HAWC天文台重建了由非常高能量的初级宇宙射线或伽马射线引起的大气簇射。具有强子性质的宇宙射线比初级伽马射线的频率高出几个数量级，因此有必要对每个事件进行最佳的伽马-强子鉴别，以便能够调查伽马射线天空。单个垂直μ介子在300个HAWC探测器中产生非常典型的信号。特别是，那些事件产生的信号，在四个PMT的坦克对应于μ子穿越坦克的中心区域。在这种情况下，存在最大信号也是最早到达的相关性，这是由于切伦科夫光发射的几何形状以及相对论性μ子比介质中的光传播得更快的事实。这种模式不同于电子、正电子和低能伽马在水箱水的第一米处淋浴的模式，这是典型的电磁淋浴。在这项工作中，我们探讨了是否在空气淋浴有可能识别μ子信号，这是否可以帮助在伽马/强子歧视的记录事件。
2017-08-30 astro-ph.HE astro-ph.IM
Water Cherenkov Detectors response to a Gamma Ray Burst in the Large Aperture GRB Observatory
为了研究伽马射线暴（GRB）背景光子突然增加到1 GeV - 1 TeV时水切伦科夫探测器（WCD）的行为，进行了数值模拟，并与大孔径GRB天文台（LAGO）WCD获得的数据进行了比较。LAGO在高空运行WCD阵列，使用单粒子技术探测伽玛暴。LAGO对伽玛暴的灵敏度是根据对大气中伽玛粒子簇射的模拟和WCD对次级伽玛暴的响应而得出的。
2009-06-04 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
HAWC Upgrade with a Sparse Outrigger Array
高海拔水切伦科夫（HAWC）高能伽马射线观测站最近在墨西哥中部的Sierra Negra火山斜坡上完成。HAWC由300个水切伦科夫探测器组成，每个探测器包含180 m2 $^3$超纯水，覆盖总表面积为20，000 m2 $^2$。它探测和重建能量范围在100 GeV到100 TeV的宇宙射线和伽马射线簇射。最高能量伽马的HAWC触发器达到10 $^5$ m $^2$的有效面积，但它们中的许多被很差地重建，因为簇射核落在阵列之外。可以用小水切伦科夫探测器的稀疏支腿阵列来进行升级，该升级将10 TeV以上的良好重建的簇射的当前分数增加3-4倍，该稀疏支腿阵列精确定位核心位置，并且由此提高重建簇射的角分辨率。这样的支腿阵列将是大约200个2.5 m $^3$的小型水切伦科夫探测器，放置在比HAWC大四倍的区域上。正在进行详细的模拟以优化布局。
2015-09-14 astro-ph.HE astro-ph.IM
Optical response of highly reflective film used in the water Cherenkov muon veto of the XENON1T dark matter experiment
XENON 1 T实验是XENON暗物质搜索的最新阶段，旨在直接检测弱相互作用大质量粒子（WIMPs）。为了达到预期的灵敏度，背景必须比其前身XENON 100减少两个数量级。这需要围绕XENON 1 T TPC的水切伦科夫μ子否决，以屏蔽外部背景并通过检测通过的μ子或μ子在周围岩石中相互作用引起的二次簇射来标记μ子引起的高能中子。μ子否决是用具有高量子效率（QE）的$84$ $8"$光电倍增管在切伦科夫制度和水箱的墙壁覆盖着高反射DF 2000 MA箔由3 M。在这里，我们提出了一个研究这种箔的反射特性，以及测量其波长偏移（WLS）属性。此外，我们提出的反射率和WLS的μ子否决的检测效率的影响，使用Monte Carlo模拟与Geant 4进行。对于大于$400\,$ nm的波长，测量产生$\approx100\%$的镜面反射率，而低于$370\,$ nm的入射光的$\approx90\%$被箔吸收。在波长范围$250\,$ nm $\leq λ\leq 390\,$ nm内撞击箔的光的大约$3-7.5\%$用于WLS工艺。WLS光的发射光谱的强度略微依赖于吸收波长，并且显示出旋转-振动荧光光谱的形状，峰值在$λ\approx 420\,$ nm附近。将反射率值调整为最初用于μ子否决设计的Monte Carlo模拟中的测量值，否决探测效率保持不变。包括在Monte Carlo模拟…
2017-06-13 astro-ph.IM physics.ins-det
Searching for Very High Energy Emission from Pulsars Using the High Altitude Water Cherenkov (HAWC) Observatory
目前已知的伽马射线天体有160多个。虽然其中大多数只能从太空中探测到，但现在至少有两个也可以从地面上看到。MAGIC和VERITAS测量了蟹状星云脉冲星高达数百GeV的伽马射线脉冲发射，最近MAGIC报告了$\sim2$ TeV的发射。此外，在南半球，H.E.S.S.探测到了能量超过30 GeV的船帆座脉冲星此外，包括米拉格罗合作组织在内的许多研究小组都探测到了非脉冲的TeV辐射。这些GeV-TeV的观测结果为在HAWC的视场中从γ射线源星中寻找甚高能（VHE，> 100 GeV）脉动提供了可能性。
2015-08-20 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ph
Operating Water Cherenkov Detectors in high altitude sites for the Large Aperture GRB Observatory
水切伦科夫探测器（WCD）是使用单粒子技术探测10 GeV - 1 TeV能量范围内伽马射线暴的有效探测器，因为它们对高能光子在大气中级联时产生的低能次级光子敏感。大孔径伽玛射线暴天文台（LAGO）在高海拔地区（海拔4500米以上）运行WCD阵列。在玻利维亚、墨西哥和委内瑞拉，计划扩展到秘鲁。详细的操作和稳定性，这些WCD在偏远地区的高背景率的粒子将被详细说明，并与模拟。还将介绍由于在高空运行、大气影响和太阳活动以及可能的硬件改进而产生的具体问题。
2009-06-04 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
First measurements of periodicities and anisotropies of cosmic ray flux observed with a water-Cherenkov detector at the Marambio Antarctic base
位于阿根廷马兰比奥南极基地（64.24S-56.62W）的一个新的水-切伦科夫辐射探测器自2019年以来一直在监测银河宇宙线（GCR）通量的变化。其主要目的之一是提供必要的实验数据，以研究在不同空间/时间尺度的瞬变事件期间GCR的行星际运输。在本文中，我们提出的探测器和分析在一整年的观测。在分析和校正由于大气条件（压力和温度）的GCR通量变化之后，进行周期性的研究，以分析由于日光层现象的调制。我们可以观察到两个时期：（a）1天，与地球自转和GCR通量的空间各向异性有关;（b）$\sim$ 30天，由于太阳对稳定的太阳结构的影响和太阳自转。从叠加历元分析，并考虑地磁效应，平均周日振幅为$\sim$ 0.08%，最大流量观测在行星际空间的$\sim$ 15小时当地时间（LT）方向。在这样的方式中，我们确定的能力，神经观察各向异性和其他行星际调制的GCR通量到达地球。
2023-02-01 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
HAWC High Energy Upgrade with a Sparse Outrigger Array
高海拔水切伦科夫（HAWC）伽马射线观测站由300个水切伦科夫探测器组成，自2015年3月以来一直在墨西哥中部全面运行。它探测到TeV能量范围内的宇宙射线和伽马射线簇射。对于多TeV的能量，簇射重建，因此检测器的性能受到阵列内簇射的部分容纳的影响。为了提高在最高能量下的灵敏度，HAWC正在升级一个支腿阵列。它由350个小得多的切伦科夫水探测器组成，稀疏地分布在HAWC主阵列周围。这将使仪表化面积增加4-5倍。在这方面的贡献，我们将目前的升级状况，以及模拟结果的预期改进的性能的观测站。
2017-08-14 astro-ph.HE astro-ph.IM
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
Extending the Dark Matter Reach of Water Cherenkov Detectors using Jupiter
提出利用木星作为捕获目标，使水切伦科夫探测器能约束太阳蒸发质量以下的 GeV 尺度暗物质，预测 Hyper-K 等实验的灵敏度可超越现有直接探测与太阳限制。
2025-08-25 astro-ph.CO astro-ph.EP astro-ph.IM
Conceptual design and simulation of a water Cherenkov muon veto for the XENON1T experiment
XENON是一个暗物质直接探测项目，由一个充满液态氙作为探测介质的时间投影室（TPC）组成。下一代探测器XENON 1 T的建造目前正在意大利Gran Sasso国家天文台（LNGS）进行。它的目的是在自旋无关的横截面$2 \cdot 10^{-47} ~ \mathrm{cm}^{\mathrm{2}}$的WIMP质量约50 GeV/c的$^{2}$，这需要减少两个数量级的氙100，当前一代的检测器相比，背景的敏感性。一个能够标记μ子和μ子诱导背景的有源系统对于实现这一目标至关重要。因此，研制了一个高度和直径为$\sim$ 10 m的水切伦科夫探测器，配备了8英寸光电倍增管，并由反射箔包覆。我们提出了这种探测器的设计和优化研究，这已经进行了一系列的蒙特卡罗模拟。μ子否决将对μ子（$>99.5%$）和岩石中μ子相互作用产生的次级粒子簇射（$>70%$）达到非常高的探测效率。类似的效率将获得XENONnT，XENON 1 T的升级，这将在以后将WIMP灵敏度提高另一个数量级。在这里研究的切伦科夫水盾中，XENON 1 T中的μ子诱导中子的背景可以忽略不计。
2015-02-25 astro-ph.IM physics.ins-det
Energy spectrum of cascade showers generated by cosmic ray muons in water
用切伦科夫水量能器（CWC）NEVOD测量了水中μ子级联簇射产生的切伦科夫辐射的空间分布。这一结果允许改进的技术处理叶栅簇射与未知轴的CWC响应分析的手段。讨论了高能量级联簇射事件的选择和参数重建技术。本文给出了宇宙线μ子在大天顶角下产生的能量范围为100 GeV - 20 TeV的级联簇射谱的初步测量结果及其与预期的比较。
2017-01-16 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.ins-det
Supernova spotting in Super-Kamiokande Gd
本文介绍 SK-Gd 通过添加钆标记反贝塔衰变中子以提升低能电子反中微子灵敏度，并展望其在 DSNB、前超新星中微子探测及超新星指向方面的最新结果与潜力。
2024-03-31 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.ins-det
First Gadolinium Loading to Super-Kamiokande
为了提高Super-Kamiokande的中子探测效率，从而提高其对弥漫的超新星中微子背景通量的灵敏度，从2020年7月14日至8月17日，将13吨$\rm Gd_2(\rm SO_4)_3\cdot \rm 8H_2O$（硫酸钆八水合物）溶解在探测器的超纯水中，标志着SK-Gd操作阶段的开始。在装载期间，水以60 $^3$ /h的速率连续再循环，从检测器顶部提取水并将其与浓缩的$\rm Gd_2(\rm SO_4)_3\cdot \rm 8H_2O$溶液混合以产生0.02%的Gd化合物溶液，然后将其注入检测器底部。在整个装载过程中，保持了装载Gd的水和纯水之间的清晰边界，从而能够监测装载本身以及到达检测器顶部所需的35天内Gd浓度的空间均匀性。在随后的调试过程中，再循环速率增加到120 m $^3$ /h，从而使Gd在整个探测器中的分布恒定且均匀，并且水的透明度与之前的纯水操作期间的透明度相等。使用Am-Be中子校准源，测量平均中子俘获时间为$115\pm1$ $μ$ s，其对应于$111\pm2$ ppm的Gd浓度，如对于该Gd负载水平所预期的。本文介绍了水循环系统的变化，这探测器升级，Gd加载程序，探测器调试，并在SK Gd的第一次中子校准测量。
2021-12-15 astro-ph.IM physics.ins-det
Luminescence of water or ice as a new detection method for magnetic monopoles
宇宙射线探测器使用空气作为发光的辐射器。在水和冰中，当粒子的速度超过切伦科夫阈值（大约是真空中光速的四分之三）时，切伦科夫光是主要的光产生机制。由于周围分子的电子激发，通过物质的高度电离粒子产生发光。发光的可观测量，例如波长光谱和衰减时间，高度依赖于介质的性质，特别是温度和纯度。先前测量的发光的光产额的结果相差两个数量级。它将表明，即使是最低的测量光输出，发光是一个重要的签名高度电离粒子低于切伦科夫阈值。这些可能是磁单极子或其他大质量和高度电离的外来粒子。在观测到最高效率的情况下，发光甚至可能对标准模型粒子（如PeV IceCube中微子）的光输出有显著贡献。我们目前的分析技术，使用中微子望远镜的发光和讨论的实验装置，以测量在中微子探测器的特定条件下的发光的光产额。
2016-10-20 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.ins-det
Detecting gamma-rays with moderate resolution and large field of view: Particle detector arrays and water Cherenkov technique
本文研究中等分辨率、大视场的地面伽马射线空气簇射探测器（如粒子阵列与WCD），对比成像大气切伦科夫望远镜，分析其连续运行、高占空比等性能特征及当前与未来实验。
2022-11-09 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
$P_{tail}^α$: a high resolution gamma/hadron and composition discriminant variable for Water-Cherenkov Detector cosmic-ray observatories
本文提出了一种新的成分判别变量 $P_{tail}^α$，通过量化信号远超平均值的 WCDs 数量，在 $10\,{\ m TeV}$ 至 $1.6\,{\ m PeV}$ 能量范围内有效识别初级宇宙线性质，为高纯度伽马事件选择提供高效手段。
2024-06-27 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
The High-Altitude Water Cherenkov (HAWC) Observatory in México: The Primary Detector
本文介绍了位于墨西哥的高海拔水切伦科夫（HAWC）天文台主探测器的硬件特性，该探测器由300个水切伦科夫探测器组成，用于观测数百GeV至数百TeV的伽马射线并开展宇宙线研究。
2023-04-11 astro-ph.HE astro-ph.IM
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
CNNs for enhanced background discrimination in DSNB searches in large-scale water-Gd detectors
大型水切伦科夫探测器的钆负载是探测弥散超新星中微子背景的主要方法。虽然增强的中子标记能力大大减少了单事件背景，但模仿IBD符合特征的相关事件仍然是潜在的有害背景。大气中微子的中性流（NC）相互作用可能主导DSNB信号，特别是在观测窗口的低能量范围内，达到约12至30 MeV。本文研究了一种新的方法，用于这种背景的歧视。卷积神经网络（CNN）提供了直接分析和分类提示事件的PMT命中模式的可能性。基于在简化的SuperKamiokande类检测器设置中生成的事件，我们发现经过训练的CNN可以保持96%的信号效率，同时将残留NC背景降低到原始速率的2%。与最近对DSNB信号的预测和对超级神冈的NC背景水平的测量相比，相应的信号与背景比约为4：1，为DSNB的发现提供了极好的条件。
2021-08-23 astro-ph.IM hep-ex hep-ph
