Measurement of radio emission from extensive air showers
Joerg R. Hoerandel
天体粒子物理学的一个新的有希望的发展是测量广泛的空气簇射的无线电发射。级联中的粒子发射同步辐射（30 - 90 MHz），其用偶极天线阵列检测。最近的实验工作进行了讨论。
A new promising development in astroparticle physics is to measure the radio emission from extensive air showers. The particles in the cascade emit synchrotron radiation (30 - 90 MHz) which is detected with arrays of dipole antennas. Recent experimental efforts are discussed.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。
继续探索
We report on a study about some characteristics of muon production during the development of extended air showers initiated by ultra-high-energy cosmic rays. Using simulations with the recent new version of the AIRES air shower simulation system, we analyze and discuss on the observed discrepancies between experimental measurements and simulated data.
Neutrino air showers can be formed in any part of the atmosphere passing a long was in the matter due to its physical properties. In general, air showers produced by neutrinos are highly inclined and formed near the ground level, i.e. young showers. Therefore, one should expect a large number of peaks in the signal of such air showers [1, 2, 3]. The goal of our work is to search for air shower candidates produced by neutrino. For this purposes, we analyzed large amount of data from scintillation detectors with different area and energy thresholds [1, 2]. Preliminary analysis of Yakutsk array d…
SELFAS2 : radio emission from cosmic ray air showers. Effect of realistic air refractive index
使用模拟代码SELFAS2，我们提出的预测广泛的空气簇射（EAS）在其发展过程中在大气中发射的无线电信号。来自空气簇射的MHz范围的无线电发射是两种机制的叠加：由于地球磁场中电子和正电子的系统相反漂移引起的横向电流的变化和由于簇射锋中过量电子引起的过量电荷的变化。在本文中，我们特别强调现实的空气折射率对SELFAS2预测的无线电信号的影响。
Atmospheric multiple scattering of fluorescence and Cherenkov light emitted by extensive air showers
由空气簇射发射的光的大气光的散射不仅衰减来自簇射的直接荧光，而且有助于观察到的簇射光。到目前为止，在对观测到的空气簇射光学图像进行常规分析时，只考虑了直接和单散射的切伦科夫光子。本文提出了一种计算多次散射光对光学空气簇射图像贡献的蒙特卡罗方法，并给出了模拟结果和散射光对测量的簇射信号贡献的参数化。
Analysis of Longitudinal Air Shower Profiles measured by the Pierre Auger Observatory
我们描述了由皮埃尔·俄歇天文台的荧光探测器测量的纵向空气簇射剖面的分析，并给出了能量大于10^18 eV的大范围空气簇射的最大深度Xmax的测量结果。测得的能量演化的平均值的Xmax和它的波动进行比较，不同的初级粒子的空气簇射模拟。
What the radio signal tells about the cosmic-ray air shower
本文简要地概述了宇宙线引起的空气簇射的射电辐射物理。它将表明，在不同的距离从簇射轴的无线电信号提供了补充信息的纵向簇射演化，特别是早期的部分，和簇射核心中的电子分布。这补充了从表面，荧光和μ子探测器获得的信息，并且在获得空气簇射的全面图像方面非常有用。
Test of hadronic interaction models with air shower data
高能强子相互作用的描述在（天体物理）解释气簇数据中起着重要的作用。对于空气簇射的发展（能量和运动学范围）重要的参数空间远远超出了今天的加速器能力。因此，精确测量的空气簇射被用来约束现代模型来描述高能强子相互作用。所获得的结果是在加速器上获得的信息的补充，并增加了我们对高能强子相互作用的理解。
The Greisen Function and its Ability to Describe Air-Shower Profiles
本文探讨了Greisen函数描述空气簇射纵向轮廓的能力，证明其适用于强子簇射，并提出利用该函数的轮廓形状鉴别强子与光子的新方法。
Sensitivity of Extensive Air Showers to Features of Hadronic Interactions at Ultra-High Energies
我们研究了广泛的空气簇射发展的依赖性的第一强子相互作用在超高能量发生在启动阶段的空气簇射级联。标准空气簇射观测值的解释取决于这些相互作用的特性。因此，目前很难从对空气簇射数据的分析中得出确定的结论，例如关于初级宇宙射线质量组成的结论。另一方面，一个已知的初级质量组成将使我们能够研究强子相互作用的质心能量远高于范围内，是可以访问的加速器测量。
Universality of electron-positron distributions in extensive air showers
利用大量模拟的大尺度大气簇射，我们研究了极高能宇宙线大气簇射中电子和正电子分布的普适性特征。大多数粒子分布仅取决于簇射最大值的深度和在该深度处级联中的粒子数。我们提供了多维参数化的粒子能量，垂直和水平的动量角，横向距离，和时间分布的簇射阵面的电子-正电子分布。这些参数化可以用来获得现实的电子-正电子分布在广泛的空气簇射的数据分析和模拟切伦科夫辐射，荧光信号，和无线电发射。
IceTop, the surface array of IceCube, measures air showers from cosmic rays within the energy range of 1 PeV to a few EeV and a zenith angle range of up to $\approx$ 36$^\circ$. This detector array can also measure air showers arriving at larger zenith angles at energies above 20 PeV. Air showers from lighter primaries arriving at the array will produce fewer muons when compared to heavier cosmic-ray primaries. A discrimination of these muons from the electromagnetic component in the shower can therefore allow a measurement of the primary mass. A study to discriminate muons using Monte-Carlo a…
Proton-air interactions at ultra-high energies in muon-depleted air showers with different depths
本文研究超高能质子-空气相互作用中中性π介子能谱硬度，发现参数Λ_μ随簇射极大深度X_max演化，并证明当前探测器可达到区分强子相互作用模型所需的统计精度。
Disentangling the Air Shower Components Using Scintillation and Water Cherenkov Detectors
我们考虑一个地面阵列的闪烁和水切伦科夫探测器的目的是确定μ子含量的空气簇射。这两种类型的探测器对空气簇射的成分的不同响应特性提供了一种推断它们的相对贡献的方法。我们使用一个详细的模拟来估计参数的影响，如闪烁探测器的大小，在确定的μ子组件的大小。
Prospects for determining air shower characteristics through geosynchrotron emission arrival times
使用模拟的地球同步辐射从广泛的空气淋浴，我们提出了一个关系的形状的地球同步辐射前的观察者的距离最大的空气淋浴。通过分析无线电脉冲在几个无线电天线在一个空气簇射阵列的相对到达时间，这个关系可以用来估计深度的最大的广泛的空气簇射，如果它的影响位置是已知的，允许估计初级粒子的种类。反之亦然，如果有最大深度的外部估计，则该关系提供了对簇射核心的撞击位置的估计。在实际情况下，当到簇射核的距离不超过7 km时，该方法提供的重建不确定性降至30 g/cm ^2。该方法要求高精度地知道波达方向。
Measurements of the Cosmic Ray Composition with Air Shower Experiments
在本文中，我们审查的空气簇射数据有关的质量组成的宇宙射线以上10 $^{15}$ eV。在解释了空气簇射观测值与宇宙射线的初始质量和能量之间的基本关系之后，我们介绍了用表面探测器研究宇宙射线成分的不同方法和结果。此外，我们还讨论了非成像切伦科夫探测器和荧光望远镜的空气簇射的纵向发展的测量。这些实验结果的解释，在初级质量是非常容易受到理论的不确定性的强子相互作用的空气簇射。然而，我们试图计算对数质量的数据使用不同的强子相互作用模型，并研究其能量依赖性从10 $^{15}$到10 $^{20}$ eV。
Over the last two decades, various experiments have measured muon densities in extensive air showers over several orders of magnitude in primary energy. While some experiments observed differences in the muon densities between simulated and experimentally measured air showers, others reported no discrepancies. We will present an update of the meta-analysis of muon measurements from nine air shower experiments, covering shower energies between a few PeV and tens of EeV and muon threshold energies from a few 100 MeV to about 10 GeV. In order to compare measurements from different experiments, th…
Status of Air Shower Simulations
综述了大范围空气簇射（EAS）模拟方法的现状。数值和蒙特卡罗方法相结合的EAS发展的描述的优势进行了讨论。简要介绍了宇宙线相互作用模型的物理内容，并将其预测结果与第一个大型强子对撞机数据进行了比较。最后，分析了与“脚踝”能量处宇宙线成分有关的一些悬而未决的问题。
A simulation study of the energy released by extensive air showers in the form of MHz radiation is performed using the CoREAS simulation code. We develop an efficient method to extract this radiation energy from air-shower simulations. We determine the longitudinal profile of the radiation energy release and compare it to the longitudinal profile of the energy deposit by the electromagnetic component of the air shower. We find that the radiation energy corrected for the geometric dependence of the geomagnetic emission scales quadratically with the energy in the electromagnetic component of the…
REAS3: Monte Carlo simulations of radio emission from cosmic ray air showers using an "end-point" formalism
近年来，用于模拟宇宙射线空气簇射的无线电发射的可免费获得的蒙特卡罗代码REAS已经发展到包括空气簇射物理的全部复杂性。然而，在REAS 2和所有其他时域模型中，通过叠加单个空气簇射电子和正电子的辐射来计算无线电发射，对发射贡献的计算并不完全一致。在这篇文章中，我们提出了一个修订后的实施REAS 3，它结合了丢失的无线电发射由于带电粒子的数量的变化，在空气簇射演化过程中使用的“端点形式主义”。随着这些发射贡献的列入，模拟的无线电脉冲的结构从单极到双极的变化，和方位角的发射模式变得几乎对称。剩余的不对称性可以通过无线电发射来解释，无线电发射是由于空气簇射中的净电荷过剩的变化而引起的，这在新的实施中被自动考虑在内。REAS 3构成了第一个基于单粒子发射的自洽时域实现，考虑了空气簇射物理的全部复杂性，并免费提供给所有感兴趣的用户。
Enhancement of the radar signal of air showers due to time compression
我们调查的可行性检测广泛的空气阵雨的雷达技术在小于$\sim 25^\circ$的视角到阵雨轴。考虑到双基地雷达设置和淋浴的几何形状，其中接收器指向到达的淋浴，我们模拟反射的无线电波关闭的短寿命的等离子体产生的高能量的淋浴粒子在空气中。使用汤姆逊散射截面的无线电波和相干求和的贡献的反射无线电波的体积的等离子体盘，我们得到的时间演变的信号。分析了雷达回波的功率谱密度和接收功率。基于所获得的结果，我们讨论了可能的模式的雷达探测广泛的空气阵雨。
Air Shower Simulation and Hadronic Interactions
强子相互作用和空气簇射模拟工作组的这份报告的目的是概述该领域的现状，强调未决问题和不同实验的相关结果的比较。结果表明，广泛的空气簇射和相应的强子相互作用的一个近似的整体的理解已经达到。模拟提供了一个定性的描述，大量的空气簇射观测。然而，当纵向簇射轮廓的测量值之间的相关性相比，在地面上的横向粒子分布发现离散。该报告最后列出了一系列重要问题，这些问题应该得到解决，以便在理解强子相互作用方面取得进展，从而提高空气簇射模拟的可靠性。
We show that coherent transition radiation from the electrically-neutral transverse geomagnetic current (CTR- GM) in a cosmic-ray air shower provides a natural, standard model, explanation to the recent ``anomalous'' events observed by the ANITA detector. We demonstrate that for zenith angles less than roughly 70 degrees, combined with high surface elevation, the inclusion of CTR-GM can significantly alter the emitted electric field from a cosmic-ray air shower. CTR-GM therefore has to be included in radio emission models to provide a full description of the radio emission from a high-energy c…
Radio emission from the air shower sudden death
我们提出了一个新的机制，由于突然吸收的次级粒子时，空气簇射射电发射的簇射前锋击中地面。在空气簇射发展过程中过量存在的电子意味着簇射前沿存在净残余负电荷。我们表明，阵雨击中地面之前，他们的电磁分量完全灭绝，突然消失的净剩余负电荷产生的电场的贡献在kHz-MHz的范围。我们的特点是这种无线电的贡献作为一个功能的主要能源，到达方向和天线位置，使用模拟代码SELFAS 2。我们讨论了这个新的预测信号的超高能宇宙射线的检测和分析的兴趣，我们认为，在淋浴的最大发射的电场的区域不应该与最大发展的区域相一致。
Macroscopic Model of Geomagnetic-Radiation from Air Showers, II
讨论了运动电荷分布相干辐射发射的一般性质。导出了大面积空气簇射中电荷和电流分布的一般结构。这些随后被用来开发一个非常直观的图片所发射的无线电脉冲的属性。使用该图片可以看出，脉冲的结构是簇射轮廓的直接反射。在较高的频率下，发射被抑制，因为波长短于簇射中的重要长度尺度。结果表明，射电辐射可以用来区分质子和铁离子引起的空气簇射。
Measurement of Radio Emission from Extensive Air Showers with LOPES
探索了一种探测大范围空气簇射的新方法：测量电磁簇射分量在地球磁场中传播过程中发射的无线电波。最近的结果的开拓性实验LOPES进行了讨论。它记录40至80 MHz频率范围内的无线电信号。测量的无线电发射的强度作为不同的簇射参数，如簇射能量，入射角，和距离簇射轴的函数进行了研究。此外，新的天线类型的LOPES-星的框架下开发和新的方法进行了探索，以实现无线电自触发算法的实时性。
A branching model for hadronic air showers
我们介绍了一个简单的分支模型的发展强子簇射在地球大气中。基于这个模型，我们展示了如何由μ子的π分量的大小可以估计。随后的μ子组件的几个方面也进行了讨论。我们专注于μ子产生深度的能量演化。我们还估计了初级粒子质量对强子分量大小的影响。虽然精确计算的发展必须留给复杂的蒙特卡罗模拟的空气簇射，所提出的模型可以揭示定性洞察到空气簇射物理。
Fluorescence emission induced by extensive air showers in dependence on atmospheric conditions
广泛的空气簇射（EAS）的带电粒子，主要是电子和正电子，在地球大气中引发荧光的发射。这种光提供了对宇宙射线能量的量热测量。为了从EAS的观察到的光轨迹重建初级能量，空气中的荧光产率必须取决于大气条件（如空气温度、压力和湿度）而已知。关于荧光发射的几个实验已经公布了各种数据集，涵盖了荧光产率对大气条件的依赖性的不同部分。使用已发表的测量汇编，荧光产率的计算依赖于海拔高度。将荧光计算应用于模拟的空气簇射和不同的大气廓线，以估计大气条件对重建的簇射参数的影响。
Probing hadronic interactions with high-energy and low-energy muons in extensive air showers
本文研究利用IceCube等混合探测器同时测量大气簇射中GeV级与数百GeV以上μ子，以解决“μ子之谜”并为强子相互作用模型中的多粒子产生机制提供约束。
A new method to measure the attenuation of hadrons in extensive air showers
高能宇宙射线撞击地球大气层，相互作用产生大范围的空气簇射。本文提出了一种新的方法来推断强子在空气簇射中的衰减。用KASCADE实验的闪烁体阵列记录的电子和μ子的数目来估计簇射诱导初级粒子的能量。用大型强子量能器测量了达到观测水平的强子能量。利用到达地面的能量与初级粒子能量的比值，导出了强子在空气簇射中的衰减长度。在从$10^6$ GeV到$3\cdot10^7$ GeV的能量范围内，获得的衰减长度从170 \gcm 2增加到210 \gcm 2。实验结果进行了比较，根据当代高能量相互作用模型的模拟预测。
The particle lateral distribution function (LDF) of air showers at a given altitude is sensitive to the mass composition and primary energy of cosmic rays. Studies of the LDF are difficult to perform due to experimental effects such as sampling bias, as well as shower-to-shower fluctuations in particle density. The High Altitude Water Cherenkov (HAWC) observatory, a dense air shower array located in central Mexico at 4100 m a.s.l., is well-suited to perform detailed event-by-event studies of the LDF of multi-TeV cosmic-ray showers. The detector is instrumented with 1,200 photomultipliers (PMTs…
Test of the hadronic interaction model EPOS with air shower data
本文将强子相互作用模型EPOS~1.61在空气簇射模拟程序CORSIKA中的预测结果与KASCADE实验的观测结果进行了比较。调查表明，EPOS的预测与KASCADE测量不兼容。所看到的差异很可能是由于使用了一组太高的非弹性强子截面。
The air shower maximum probed by Cherenkov effects from radio emission
宇宙射线引起的空气簇射的无线电探测在过去十年中已经开始飞行。随着实验的努力，一些理论模型被开发出来。主要的无线电发射机制被确定为由于地球磁场中的电子和正电子的偏转而产生的地磁发射和由于空气簇射锋中的净电子过剩而产生的电荷过剩发射。直到最近才表明切伦科夫效应在空气簇射的无线电发射中起着重要作用。在这篇文章中，我们展示了这些效应的重要性，以定量地提取从无线电信号中的簇射最大值的位置，这是初始宇宙射线质量的敏感措施。我们还表明，电荷过剩和地磁发射的相对大小的变化相当大，在小的观测距离切伦科夫效应适用。
Cosmic rays are messengers from highly energetic events in the Universe. These rare ultra-high-energy particles can be detected efficiently and in an affordable way using large arrays of radio antennas. Linearly polarized geomagnetic emission is the dominant emission mechanism produced when charged particles in air showers get deflected in the Earth's magnetic field. The sub-dominant Askaryan emission is radially polarized and produced due to the time-varying negative-charge excess in the shower front. The relative amplitude of these two emission components depends on various air shower parame…
New analysis of lateral distributions (LD) of electrons, muons and charged particles in extensive air showers generated by $10^{15}-10^{19}$ eV cosmic rays has been made with respect to the scaling formalism for LD and air shower universality paradigm. It is found that lateral distributions of electrons and muons, when considered separately, are well described by one-parametric scaling functions, while for the charged particles mixture distributions the scaling description is not accurate in radial distance range where electrons and muons give a comparable contribution to the local particle de…
Some simple arguments are introduced for a possible explanation of the behavior of the lateral shower age of proton-initiated showers. The corresponding analytical treatment based on the proposed argument is then illustrated. Using the Monte Carlo simulation (MC) code CORSIKA, we have validated how the different characteristics associated with the lateral shower age predicted in the present analytical parametrization, can be understood. The lateral shower age of a proton-initiated shower and its correlations with the lateral shower ages of electron- and neutral pion-initiated showers supports …
Monte Carlo simulations of air showers in atmospheric electric fields
宇宙线空气簇射的发展可以受到大气电场的影响。在晴朗的天气条件下，这些场很小，但雷暴内部的强场可能对阵雨的电磁分量产生显着影响。理解这种效应对于空气簇射的无线电探测特别重要，因为无线电发射是由簇射电子和正电子产生的。我们用蒙特卡罗模拟计算了不同电场结构对簇射发展的影响。我们发现，电场变得重要的值的顺序为1千伏/厘米。在这样的场强下，不仅电子和正电子的能量分布会发生显著变化，而且在高海拔地区也可能发生逃逸电子击穿，这是闪电引发的一个重要影响。
Radio signal correlation at 32 MHz with extensive air showers parameters
本文给出了无线电信号与空气簇射参数的相关性：簇射能量E0和最大深度Xmax。结果表明，从空气簇射的射电辐射测量中，可以得到单个簇射参数和宇宙射线的质量组成。本文还导出了计算空气簇射能量的一般公式。
We demonstrate that the shower-to-shower fluctuations of the muon content of extensive air showers correlate with the fluctuations of a variable of the first interaction of Ultra High Energy Cosmic Rays, which is computed from the fraction of energy carried by the hadrons that sustain the hadronic cascade. The influence of subsequent stages of the shower development is found to play a sub-dominant role. As a consequence, the shower-to-shower distribution of the muon content is a direct probe of the hadron energy spectrum of interactions beyond 100 TeV center of mass energies.
The radio emission pattern of air showers as measured with LOFAR - a tool for the reconstruction of the energy and the shower maximum
用低频阵列（LOFAR）对空气簇射的射电辐射图进行了精细采样。使用一组382个测量的空气簇射来测试脉冲功率分布的快速分析参数化。使用这个参数化，我们能够重建的簇射轴，并给出估计的能量的空气簇射以及距离的簇射最大值。
Radio Detection of Horizontal Extensive Air Showers with AERA
AERA是位于阿根廷马拉圭的Pierre Auger天文台的Auger工程无线电阵列，测量30-80 MHz频率范围内广泛空气簇射的无线电发射，并针对高达60 $^{\circ}$天顶距的空气簇射进行了优化检测。在这方面的贡献的动机，状态，并与AERA水平的空气淋浴分析的第一个结果将被提交。
We introduce a new Monte Carlo template-based reconstruction method for air shower arrays, with a focus on shower core and energy reconstruction of $γ$-ray induced air showers. The algorithm fits an observed lateral amplitude distribution of an extensive air shower against an expected probability distribution using a likelihood approach. A full Monte Carlo air shower simulation in combination with the detector simulation is used to generate the expected probability distributions. The goodness of fit can be used to discriminate between $γ$-ray and hadron induced air showers. As an example, we a…
Proton-Air Cross Section and Extensive Air Showers
超高能强子截面对大范围空气簇射叶栅的发展有重要影响。因此，对空气簇射数据的解释主要依赖于强子相互作用模型，该模型将加速器测量的截面外推到最高宇宙射线能量。我们讨论了如何极端的情况下，截面外推可以影响空气簇射数据的解释。我们发现，外推质子-空气截面在超高能量的理论不确定性是远远大于现有的传播可用的蒙特卡罗模型预测建议。证明了对簇射最大值深度的影响。
The Sydney University Giant Air-shower Recorder (SUGAR) measured the muon component of extensive air showers with a unique array of muon detectors. The SUGAR data allow us to reconstruct the empirical dependence of muon density on the distance from the axis of the shower, the lateral distribution function (LDF). We compare the shape of this function with the predictions of hadronic-interaction models, QGSJET-II-04 and EPOS-LHC, in the energy range 10^17.6 - 10^18.6 eV. We find a difference between the observed data and the simulation: the observed muon density falls faster with the increased c…
Estimation of Lateral Distribution Function in Extensive Air Showers by Using AIRES Simulation System
在这项工作中，广泛的空气簇射的横向分布函数的估计进行了使用的空气簇射模拟系统，这是所谓的AIRES版本2.6不同的强子模型，如（QGSJET 99，SIBYLL和SIBYLL1.6）。模拟是在高能量范围（10^15-10^19 eV）内完成的，用于垂直簇射的不同初级粒子（伽马、质子和铁核）。这种模拟可以用来重建粒子的类型和能量，这些粒子产生了与不同阵列配准的带电粒子的广泛空气簇射。
Hadronic Multiparticle Production at Ultra-High Energies and Extensive Air Showers
对最高能量的宇宙射线粒子的性质的研究是以广泛的空气簇射测量为基础的。因此，大多数宇宙线的性质只能从解释的空气簇射数据，因此取决于超高能强子相互作用模型的预测。我们讨论了不同的情况下，从加速器数据的空气簇射能量模型外推，并调查其影响相应的空气簇射预测。为了探索强子相互作用模型不同外推的影响，我们建立了一个特设模型。这个特设模型的基础上修改的输出标准强子相互作用事件发生器内的空气簇射模拟过程中，使我们能够研究不断变化的相互作用功能对空气簇射发展的影响。在一个系统的研究中，我们证明了由此产生的重要的空气簇射观测值的变化，并讨论了他们的预测的海特勒模型的空气簇射级联。结果发现，我们的特设修改的结果，在很大程度上，独立的基础强子相互作用模型的选择。
A parameterization for the radio emission of air showers as predicted by CoREAS simulations and applied to LOFAR measurements
测量来自空气簇射的无线电发射提供了直接测量所有空气簇射特性（包括簇射发展）的极好机会。为了在大规模实验中利用这一点，需要对地面上无线电信号的分布进行简单的分析参数化。低频阵列（LOFAR）的数据显示了一个复杂的二维模式的脉冲功率，这是敏感的簇射几何形状。横向信号分布的早期参数化已被证明不足以描述这些数据。在这篇文章中，我们提出了一个参数化来自空气簇射模拟。我们能够用双高斯拟合二维分布，需要五个拟合参数。所有参数都与空气簇射性质（如簇射能量、到达方向和簇射最大值）有很强的相关性。我们成功地应用参数化与LOFAR的数据，并讨论了空气簇射实验的影响。
Fluctuations of the depth of maximum in extensive air showers and cross-section of p-air inelastic interaction for energy range 10^15-10^17 eV
本文给出了不同能量下质子-空气非弹性相互作用截面的估算。结果与不同的强子相互作用模型进行了比较。
Reconstructing Air-Shower Observables using a Universality-Based Model at the Pierre Auger Observatory
本文利用基于级联方程解的普适性模型，结合强子成分，重建超高能宇宙射线空气簇射的可观测量，如簇射最大深度和μ子数，并在模拟和奥格天文台数据中验证性能。
Pythia 8 as hadronic interaction model in air shower simulations
本研究将强子相互作用模型 Pythia 8 集成到空气簇射模拟框架 CORSIKA 8 中，发现其预测的更高截面导致簇射发展显著变浅。
We find that the ratio r_{mu e} of the muon to the electromagnetic component of an extended air shower at the ground level provides an indirect measure of the depth X_{max} of the shower maximum. This result, obtained with the air-shower code AIRES, is independent of the hadronic model used in the simulation. We show that the value of r_{mu e} in a particular shower discriminates its proton or iron nature with a 98% efficiency. We also show that the eventual production of forward heavy quarks inside the shower may introduce anomalous values of r_{mu e} in isolated events.
QGSJET-III: predictions for extensive air shower characteristics and the corresponding uncertainties
本文介绍QGSJET-III模型对广延大气簇射特性的预测，并与其他模型比较，分析了增强μ子含量或延迟簇射发展的不确定性。
We present a summary of recent tests and measurements of hadronic interaction properties with air showers. This report has a special focus on muon density measurements. Several experiments reported deviations between simulated and recorded muon densities in extensive air showers, while others reported no discrepancies. We combine data from eight leading air shower experiments to cover shower energies from PeV to tens of EeV. Data are combined using the z-scale, a unified reference scale based on simulated air showers. Energy-scales of experiments are cross-calibrated. Above 10 PeV, we find a m…
A simulation study of the energy released by extensive air showers in the form of MHz radiation is performed using the CoREAS simulation code. We develop an efficient method to extract this radiation energy from air-shower simulations. We determine the longitudinal profile of the radiation energy release and compare it to the longitudinal profile of the energy deposit by the electromagnetic component of the air shower. We find that the radiation energy corrected for the geometric dependence of the geomagnetic emission scales quadratically with the energy in the electromagnetic component of the…
A model for the transport of muons in extensive air showers
在这篇文章中，我们确定的关键因素，管理的传播μ子从生产广泛的空气淋浴地面。我们描述了一个模型，基于简单的假设，传播的μ子从几个相关的分布在生产。我们比较结果的地面分布给出了一个完整的空气簇射蒙特卡罗。这项研究的动机是需要建模的μ子组件在广泛的空气淋浴的实验重建其分布在生产的目标，这作为一个足迹的强子级联。
Extensive Air Showers: from the muonic smoking guns to the hadronic backbone
广泛的空气簇射是由单个超高能粒子引发的复杂宏观物体。它们是大气中数百万次高能反应的结果，可以被描述为强子级联和电磁级联的叠加。强子级联是空气簇射的主干，它主要由π介子组成。中性π介子的衰变会引发电磁级联，而带电π介子的衰变会产生μ介子，它们会离开强子核，并几乎不受影响地旅行许多公里。μ子是强子级联的重要证据：μ子的能量、横向动量、空间分布和产生深度是重建空气簇射历史的关键。在这项工作中，我们概述了空气簇射的μ子现象及其与强子级联的关系。我们简要地回顾了实验的努力，分析空气簇射内的μ子，并讨论了可能的路径来使用这些信息。
We present a meta-analysis of recent muon density measurements made by eight air shower experiments which cover shower energies ranging from PeV to tens of EeV regarding the muon puzzle in extensive air showers. Some experimental analyses reported deviations between recorded and simulated muon densities in extensive air showers, and others reported no discrepancies. Comparisons between experiments were made using a universal reference scale based on the relative difference to simulated proton and iron initiated air showers. We have applied a cross-calibration of energy scales between experimen…
Simulation of radio emission from cosmic ray air shower with SELFAS2
本文对大气中超高能宇宙射线引发的空气簇射的射电辐射进行了微观计算。所采用的策略是计算电磁分量的每个二次粒子贡献，并在任何位置构建总信号。SELFAS 2是一个不依赖于像AIRES或CORSIKA这样的空气淋浴发生器的代码，它基于空气淋浴普遍性的概念，这使得它完全自主。空气簇射中的每个正电子和电子都是随机产生的，遵循相关的分布，并沿着它们在大气中的传播轨迹跟踪它们。我们在本文中证实了早先的结果，无线电发射主要是由于横向电流的时间导数和时间导数的电荷过剩。除了平行于地磁场的空气簇射的情况外，由地磁场中的电荷的系统偏差产生的横向电流的时间导数与电荷过量贡献相比通常是占主导地位的。
The High Altitude Water Cherenkov (HAWC) gamma-ray observatory is a ground-based air shower array designed to detect Cherenkov light produced in water by secondary particles from atmospheric air showers. In order to improve the sensitivity at the highest energies, especially for the shower cores falling outside the main array, 345 smaller Water Cherenkov Detectors (WCDs) were installed around the main array, the outrigger array. This extension increased the instrumented area of HAWC by a factor of four. With the increased size of the array, and the ability to detect shower particles further aw…
In this article, I will review how observations performed with extensive air showers are being used to probe hadronic interactions at high energy. I will briefly overview the new studies exploring the connection between the dynamics of air showers and multiparticle production, and how this knowledge can be translated into constraints on high energy hadronic models. I will also overview direct measurements, complementary to, and beyond the reach of, accelerator experiments.
Strong interactions in air showers
我们研究了新规范相互作用在超高能宇宙射线引发的空气簇射中的标准模型扩展中的作用。强子-强子事件仍然由量子色动力学主导，而来自标准模型之外的射弹和/或目标使我们能够看到由于新的相互作用而产生的质的差异。
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