Time Calibration of the Radio Air Shower Array LOPES
LOPES是由30个校准偶极天线组成的数字读出天线阵列。它位于卡尔斯鲁厄研究中心的KASCADE-Grande实验场地，测量40至80兆赫频带内宇宙射线空气簇射的无线电发射。LOPES由KASCADE触发，并使用KASCADE重建的簇射轴作为分析无线电脉冲的输入。因此，当所有天线的信号被数字合并以形成进入簇射方向的波束时，LOPES作为干涉仪工作。为了对无线电信号的相干性敏感，需要精确到1 ns量级的精确时间校准。因此，有必要知道每个天线的延迟，这是时间和频率相关的。在分析中进行几次校准测量以纠正这种延迟：通过记录在已知时间发射的测试脉冲，定期测量每个天线的群延迟（大约每年一次）。此外，通过所谓的相位校准方法连续监测延迟：信标（偶极天线）连续发射63.5 MHz和68.1 MHz的两个正弦波。由此，可以在无线电事件的后续分析中将延迟的变化检测为这些频率处的相位的变化。最后，模拟电子器件的色散已被测量，以考虑延迟的频率依赖性。
2009-07-17 astro-ph.HE astro-ph.IM
LOPES-3D, an antenna array for full signal detection of air-shower radio emission
为了更好地了解大面积空气簇射发射的无线电信号，并进一步发展高能宇宙射线的无线电探测技术，LOPES实验被改装为LOPES-3D。LOPES-3D能够测量宇宙射线空气簇射的无线电发射的电场的所有三个矢量分量。对垂直分量的额外测量应该会提高方向和能量等初级宇宙线参数的重建精度，提高对倾斜簇射的灵敏度，并将有助于验证大气中发射机制的模拟。LOPES-3D将评估矢量测量在大规模应用中的可行性。为了直接测量所有三个电场分量，部署了定制的天线类型（三极）。天线类型的变化需要新的前置放大器和整体重新校准。给出了系统的重构和标定过程，并证明了LOPES-3D的可操作性。
2013-03-27 astro-ph.HE astro-ph.IM
Behaviour of the lateral shower age of cosmic ray extensive air showers
介绍了一些简单的参数的质子引发的簇射的侧向簇射年龄的行为的可能的解释。相应的分析处理的基础上提出的论点，然后说明。使用蒙特卡罗模拟（MC）代码CORSIKA，我们已经验证了如何不同的特性与侧向淋浴年龄预测在本分析参数化，可以理解。质子引发簇射的侧向簇射年龄及其与电子和中性π子引发簇射侧向簇射年龄的相关性支持了这样一种观点：质子引发簇射的电子侧向密度分布可能是由中性π子引发的几个电磁子簇射的叠加结果产生的。它也注意到与模拟数据，所述功能仍然存在，即使在当地的淋浴年龄表示。
2022-03-07 astro-ph.HE
Final results of the LOPES radio interferometer for cosmic-ray air showers
LOPES是LOFAR原型站，是2003 - 2013年在卡斯卡德-格兰德实验范围内运行的宇宙射线空气簇射天线阵列。同时，分析工作也已完成，LOPES观测到的空气簇射事件数据已在KASCADE宇宙线数据中心（KCDC）开放获取。本文旨在提供一个总结的成就，结果和经验教训，从LOPES。通过数字干涉波束形成，在卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）的无线电嘈杂环境中探测空气簇射成为可能。作为原型实验，LOPES测试了几种天线类型，阵列配置和校准技术，并开创了用于重建最重要的淋浴参数的分析方法，即，到达方向，能量，和质量相关的可观测量，如簇射极大值的位置。除了回顾和更新以前发表的结果，我们还提出了新的结果的基础上，包括所有已知的仪器性能的端到端的模拟。为此，我们将探测器响应应用于使用Corsika的CoREAS扩展模拟的无线电信号，并以与测量数据相同的方式对其进行分析。因此，我们能够比以前更准确地研究检测器的性能，包括一些以前无法访问的功能，如噪声对干涉互相关光束的影响。这些结果导致了几个改进，这是记录在本文中，可以提供有用的输入，为未来的宇宙射线实验的设计基础上的数字无线电探测技术。
2021-02-07 astro-ph.HE astro-ph.IM
Local shower age and segmented slope parameters of lateral density distributions of cosmic ray shower particles
本文描述了KASCADE实验能区宇宙线广延空气簇射（EAS）中电子和μ子的横向密度分布。潜在的EAS观测值提取，同时引入一些合适的横向分布函数来描述这些横向密度分布的模拟/观测宇宙线簇射。这些参数的质量灵敏度证明特别是KASCADE电子和μ子分布数据。我们的研究表明，KASCADE数据有利于宇宙线的质量组成的逐渐变化的想法，从较轻的浓度到较重的浓度，在这些参数。
2020-06-03 astro-ph.HE
Investigation of the radio wavefront of air showers with LOPES measurements and CoREAS simulations (ARENA 2014)
利用LOPES观测和COREAS模拟研究了宇宙线空气簇射的射电波前：波前近似为双曲线形，其陡度对簇射极大值敏感。在这项研究中，我们使用了316个事件的能量高于0.1 EeV和天顶距低于$45^\circ$测量的LOPES实验。LOPES是一个数字无线电干涉仪，由30个天线组成，面积约为200米x200米，海拔110米。由KASCADE-Grande触发，LOPES测量了43和74 MHz之间的无线电发射，我们的分析可能只适用于这种情况。此外，我们使用了为每个事件进行的CoREAS模拟，这些模拟显示了比高背景测量更清晰的结果。我们的结果的详细描述可在我们最近发表在JCAP 09（2014）025上的论文中获得。本程序包含一个概要，并侧重于一些其他方面，例如，波阵面的不对称性：根据CoREAS模拟，波阵面略微不对称，但比无线电振幅的横向分布弱得多。
2015-07-28 astro-ph.HE astro-ph.IM
Slope of the lateral density function of extensive air showers around the knee region as an indicator of shower age
本文通过对蒙特卡罗程序CORSIKA模拟的广延空气簇射（EAS）事件的分析，重点研究了初级宇宙射线能谱膝能区附近EAS中电子的横向分布特征。这项研究考虑到了作为大气中阵雨发展阶段指标的侧向阵雨年龄参数的问题。横向淋浴年龄参数与其他EAS观测值的相关性进行检查，使用模拟数据的情况下，其可能使用的多参数研究EAS，以期获得有关的性质的淋浴启动小学在海平面EAS实验的信息。它示出，至少对于KASCADE数据的三维图中所观察到的侧密度函数的斜率支持膝关节周围从轻到重的质量组成的过渡的想法。
2016-11-03 astro-ph.HE
Reconstruction of the energy and depth of maximum of cosmic-ray air-showers from LOPES radio measurements
LOPES是位于德国卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）的数字无线电干涉仪，它测量与KASCADE-Grande一致的MHz频率的广泛空气簇射的无线电发射。在这篇文章中，我们探讨了一种方法（斜率法），利用测量的无线电横向分布的斜率重建的主要属性的宇宙射线。首先，我们在纯模拟的基础上对该方法进行了研究。其次，我们直接将斜率法应用于LOPES测量。应用斜率法进行模拟，我们得到重建的能量和簇射最大深度Xmax的不确定性分别为13%和50 g/cm ^2。将其应用于LOPES测量，我们能够重建单个事件的能量和Xmax，其精度上限为初级能量的20-25%和Xmax的95 g/cm ^2，尽管在LOPES站点存在强烈的人为噪声。
2014-08-11 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Lateral distribution of radio signal measured in showers with energy 5*10^16-10^18 eV at the Yakutsk EAS array
我们提出了在2008-2012年进行的频率为32 MHz的EAS无线电发射的测量。阵雨选择的天顶和方位角方向，能源采样。平均横向分布函数拟合到每个间隔的数据。本文利用方程（1）、（2）系数与能量、地磁角的关系，给出了横向分布三个能量区间的统一近似公式。本文还分析了侧向分布形态与最大簇射发展深度Xmax之间的关系。
2013-09-26 astro-ph.HE
LOPES 3D -- studies on the benefits of EAS-radio measurements with vertically aligned antennas
LOPES实验是在德国卡尔斯鲁厄现有的空气簇射阵列KASCADE-Grande上建造的无线电干涉仪。LOPES的最后一种配置被称为LOPES 3D，由十个三极天线组成。这些天线中的每一个都由三个交叉的偶极子组成，东西向，南北向，垂直排列。有了这个，LOPES 3D有独特的可能性来研究在良好理解和校准的粒子探测器阵列KASCADE-Grande的环境中使用垂直对齐天线进行测量的好处。利用三个空间重合天线的测量允许电场矢量的冗余重建。开发和测试了几种利用冗余的方法。此外，在LOPES中，第一次可以研究偏振和方向相关的背景噪声。使用LOPES 3D可以证明，当包括垂直排列天线的测量时，无线电探测对于倾斜簇射达到更高的效率，并且垂直分量对于倾斜簇射的测量变得更加重要。在这篇文章中，我们讨论了三个冗余重建电场矢量的最佳组合的加权方案。此外，我们讨论了这些加权方案的影响，重建空气淋浴使用无线电方法的能力。我们展示了倾斜阵雨的无线电效率的估计，重点是垂直排列的天线测量的好处，我们提出了在不同的极化方向相关的噪声。
2022-08-31 astro-ph.HE astro-ph.IM
The center of lateral iso-density contours for inclined cosmic air showers
天顶角不为零的宇宙空气簇射的水平横向密度是不对称的。这种不对称性是由等密度线向椭圆的拉伸和椭圆线中心相对于簇射中心的偏移构成的。这种变化是由大气衰减引起的。衰减的建模导致作为天顶角和等密度等值线的大小的函数的偏移的方程。通过研究模拟阵雨的横向密度变化，得到了一个更精确的方程。它示出了如何转移可以被纳入一个椭圆形的横向密度函数。移位的线性近似允许移位的椭圆密度的解析解。并与模拟阵雨资料进行了比较。
2015-08-28 astro-ph.HE
Cosmic Ray Measurements with LOPES: Status and Recent Results (ARENA 2012)
LOPES是德国卡尔斯鲁厄理工学院的一个数字天线阵列，用于宇宙射线气簇测量。LOPES由位于同一地点的KASCADE-Grande空气簇射阵列触发，通过数字无线电干涉测量法检测空气簇射的无线电发射。我们总结了LOPES的现状和最近的结果。特别是，我们提出了一个更新的重建的基础上的近500个事件以上100 PeV的初级粒子的属性。使用LOPES，可以以至少0.65°的精度重建到达方向，并且以至少20%的精度重建能量，然而，这不包括绝对能量尺度上的系统不确定性。对于许多粒子和天体物理学问题来说，重建簇射最大值的大气深度Xmax是很重要的，因为它可以提供关于初级粒子类型及其与大气相互作用的信息。最近，我们发现的实验证据表明，无线电横向分布的斜率确实是敏感的纵向发展的空气淋浴，但不幸的是，Xmax精度在LOPES是有限的高水平的人为无线电背景。尽管如此，开发的方法可以转移到下一代实验具有较低的背景，这应该提供一个Xmax精度竞争其他检测技术。
2013-01-11 astro-ph.HE astro-ph.IM
Explaining the characteristics of lateral shower age of cosmic ray extensive air showers
对质子（$p$）/核引发簇射的侧向簇射年龄（$s$）的特征提出了一个简单的分析论证。分析论证了$p$引发簇射的电子横向密度分布（LDD）是由于中性π介子（$π^{0}$ s）衰变在大气中非常早期阶段产生的几个电磁（EM）子簇射的叠加。由于$p$簇射中电子LDD的叠加性质，给出了$p$和$π^{0}$引发簇射的电子LDD的解析函数，从而得到了一个合理的解析参数化.基于宇宙线广泛的空气簇射模拟，我们已经验证了如何的各种特性的$s$可以理解的背景下，目前的分析论点。$p$簇射的$s$参数及其与电子和$π^{0}$引发的簇射年龄的相关性支持了这样一种观点，即不同能量的$π^{0}$在非常早期阶段引发的几个EM子簇射的叠加结果可能产生$p$簇射的电子LDD。它也注意到与模拟数据，所述功能仍然存在的概念，当地的淋浴年龄参数。
2021-11-09 astro-ph.HE
Search for gamma-ray induced showers from the lateral distribution of electrons in EAS
利用蒙特卡罗（MC）模拟研究了基于电子横向分布区分$γ$射线和强子引发的广延空气簇射（EAS）。本文探讨了利用EAS的局域年龄参数（α）进行γ-强子分离的可能性。研究发现，在没有可靠的μ子测量设备的情况下，利用双光子散射理论分离出$γ$射线和强子诱导的EAS，对表面探测器实验是有用的。
2015-03-23 astro-ph.HE
The lateral distribution function of cosmic-ray induced air showers studied with the HAWC observatory
大气簇射的粒子横向分布函数（LDF）对宇宙射线的质量成分和初级能量很敏感。LDF的研究是很难执行，由于实验的影响，如采样偏差，以及粒子密度的波动。高海拔水切伦科夫（HAWC）天文台是位于墨西哥中部海拔4100米的密集空气簇射阵列，是非常适合于执行详细的事件，事件的LDF的多TeV宇宙射线阵雨的研究。探测器装有1,200个光电倍增管（PMT），装在装有60毫升水的切伦科夫水箱中。本文研究了HAWC在2016年记录的宇宙线空气簇射的LDF，能量在3 TeV和300 TeV之间，天顶角< 16.7 $^{\circ}$。这些数据用于确定HAWC站点LDF的最佳参数化。由此得到了侧射年龄，并分析了侧射年龄对宇宙线质量成分的敏感性。
2019-08-21 astro-ph.HE
A comparison of the cosmic-ray energy scales of Tunka-133 and KASCADE-Grande via their radio extensions Tunka-Rex and LOPES
无线电技术是一种很有前途的方法，用于探测能量在$100\,$ PeV附近或更高的宇宙线空气簇射。由于无线电信号的幅度可以绝对测量，并且随着簇射能量的增加而增加，因此无线电测量可以用于确定绝对尺度上的空气簇射能量。我们表明，校准测量的无线电探测器操作的主机实验测量空气淋浴的基础上，其他技术的一致性，可用于比较这些主机实验的能量尺度。使用两种方法，首先通过直接的振幅测量，第二，通过比较测量与空气淋浴模拟，我们比较的能量尺度的空气淋浴实验通卡-133和KASCADE-格兰德，使用他们的无线电扩展，通卡-雷克斯和LOPES，分别。由于Tunka-Rex和LOPES使用相同的参考源实现了一致的幅度校准，这种比较达到了大约$10\,\%$的精度-受到LOPES的一些缺点的限制，LOPES是用于空气簇射的数字无线电技术的原型实验。特别是，我们表明，独立校准的实验KASCADE-Grande和Tunka-133的宇宙射线测量的能量尺度是一致的，彼此在这个水平上。
2016-10-27 astro-ph.HE astro-ph.IM
Lateral distributions of electrons in air showers initiated by ultra-high energy gamma quanta taking into account LPM and geomagnetic field effects
本文用伴随级联方程数值解的方法计算了超高能光子（$10^{18}-10^{22}$ eV）引发的空气簇射中电子的横向分布。分别考虑Landau-Pomeranchuk-Migdal（LPM）效应和光子、电子与地磁场（GMF）的相互作用，对横向分布的标度形式进行了扩展分析。它示出的电子的横向分布的单参数缩放描述仍然有效的最高能量考虑LPM和GMF效应，允许有效的初级粒子类型的歧视使用最大的地面空气簇射阵列的表面探测器数据。
2018-12-31 astro-ph.HE
On the efficiency of the evaluation of the primary cosmic ray composition using lateral distributions of air shower electromagnetic component
本文根据电子、μ子和带电粒子在$10^{15}-10^{19}$ eV宇宙射线产生的大范围空气簇射中的横向分布（LD）的标度形式和空气簇射普适性范式，对LD进行了新的分析。结果发现，横向分布的电子和μ子，单独考虑时，很好地描述了单参数标度函数，而带电粒子的混合物分布的标度描述是不准确的径向距离范围内的电子和μ子给当地的粒子密度的贡献相当。使用缩放形式主义，使电子/μ子分离能力，并结合理论上激发的空气簇射的普遍性概念，提供了强大的质量组成估计。所提出的方法可以实施目前和未来的（多）混合空气簇射观测，特别是在实现俄歇和望远镜阵列天文台升级的潜力，以及重新分析和交叉校准从不同的空气簇射阵列收集的数据在一个广泛的初级能量范围。
2018-12-26 astro-ph.HE
The Lateral Distribution Function of Coherent Radio Emission from Extensive Air Showers; Determining the Chemical Composition of Cosmic Rays
用宏观描述方法计算了超高能宇宙射线引发的空气簇射相干电磁辐射的横向分布函数。本文导出了一个新的表达式，用于计算离观测者较近距离处的相干射电脉冲。它示出，对于小的距离到簇射轴的电脉冲的形状是由“煎饼”功能，描述的带电粒子的纵向分布内的簇射阵面，而对于大的距离的脉冲是由簇射轮廓确定。这反映在小距离和大距离处的LDF的不同缩放中。作为第一个应用程序，我们计算的LDF质子和铁引起的阵雨，我们表明，这提供了一个非常敏感的措施来区分这两个。我们表明，由于地磁和电荷过剩的贡献之间的干扰的辐射的强度图案是不圆对称的。
2010-08-19 astro-ph.HE
Investigation on the energy and mass composition of cosmic rays using LOPES radio data
本文利用射电横向分布函数的特点，探讨了对质量成分的敏感性以及对一次粒子能量的重构。为了分析的目的，用最新的CoREAS无线电模拟代码再现了LOPES实验测量的一组事件。基于模拟预测，开发了一种利用无线电横向分布函数的斜率的方法（斜率法），并直接应用于测量。因此，提出了利用无线电数据重建宇宙线空气簇射的簇射最大值的能量和深度并实现相对较小的不确定性的可能性。
2013-09-10 astro-ph.HE
A Two-Component Lateral Distribution Function for the Reconstruction of Air-Shower Events in IceTop
本文提出一种双分量横向分布函数，用于IceTop探测器逐事件估计空气簇射中的低能μ子，并评估其重建性能。
2023-09-01 astro-ph.HE
Improved absolute calibration of LOPES measurements and its impact on the comparison with REAS 3.11 and CoREAS simulations
LOPES是一个数字天线阵列，用于探测宇宙射线空气簇射的无线电发射。使用外部商业参考源完成测量的绝对幅度标度的校准，该参考源发射具有定义幅度的频率梳。最近，我们得到了改进的参考值的参考源，这显着改变了绝对校准的LOPES的制造商。我们重新分析了以前发表的LOPES测量，研究了改变校准的影响。主要影响是LOPES振幅标度整体降低了$2.6 \pm 0.2$，影响了所有先前公布的电场强度测量值。这导致发表在Astroparticle Physics 50-52（2013）76-91的论文“Comparing LOPES measurements of air-shower radio emission with REAS 3.11 and CoREAS simulations”的结论发生重大变化：经过修订的校准，LOPES测量现在与CoREAS模拟兼容，但与REAS 3.11模拟紧张。由于CoREAS是最新版本的模拟代码，结合了当前关于空气簇射无线电发射的知识，这一新结果表明，当前模拟的绝对振幅预测现在与实验数据一致。
2015-12-18 astro-ph.HE astro-ph.IM
Event-by-event reconstruction of air-shower events with IceCube using a two component lateral distribution function
针对IceTop无专用μ子探测器难以测量单空气簇射低能μ子的问题，提出用双组分侧向分布函数结合电磁与μ子分布解析描述，以重建初级能量和低能μ子数，并将详述其原理与性能。
2025-06-13 astro-ph.HE
Mass sensitivity in the radio lateral distribution function
测量超高能宇宙射线的质量成分是宇宙射线领域的主要任务之一。在这里，我们正在探索的成分签名的相干电磁辐射从广泛的空气淋浴，检测在MHz的频率范围。成功探测40-80 MHz频段无线电事件的实验之一是KIT的LOPES实验。它是一个数字干涉仪天线阵，具有与粒子探测器阵列KASCADE-Grande重合的重要优势。一种可能的方法来看看无线电数据中的成分签名，通过模拟预测，涉及无线电横向分布函数，因为它的斜率与Xmax密切相关。最近REAS 3模拟和LOPES数据之间的比较表明，在横向分布函数的协议显着改善，因此，通过斜率法对可能的LOPES质量签名的分析是有希望的。为了重现真实的情况，质子和铁簇是用REAS 3模拟使用LOPES选择信息作为输入参数。对所得到的无线电横向分布斜率进行了详细的分析。横向斜率法来看看在无线电数据中的成分签名这里示出和LOPES数据中的质量组成的可能的签名进行了讨论。
2013-07-31 astro-ph.HE astro-ph.IM
The shape of the electron and muon lateral distribution functions of extensive air showers
针对非垂直广延空气簇射的电子和缪子横向密度分布不对称问题，本文解析修改对称横向密度函数，引入玩具函数预测间隙长度，提出新LDF，可直接用于地面重建。
2023-11-11 astro-ph.HE
Thinning Energy Effect on the Fluctuations of Charged Particles Lateral Distribution Produced in Extensive Air Showers
在这项工作中，广泛的空气簇射（EAS）的影响进行了描述，通过估计的横向分布函数（LDF）在很高的能量的各种宇宙线粒子。LDF模拟了带电粒子，如电子和正电子对的产生，伽马，μ子和所有带电粒子在非常高的能量10^16，10^18和10^19 eV。使用空气簇射模拟器系统（AIRES）版本2.6.0进行模拟。考虑了初始粒子、能量、减薄能量和天顶角对EAS中产生的带电LDF粒子的影响。将电子和正电子对产生和μ子等带电粒子的估计LDF与Sciutto的模拟结果和雅库茨克EAS天文台的实验结果进行比较，在0和10天顶角的能量为10^19 eV处给出了良好的接受度。
2020-07-23 astro-ph.HE
Comparison of LOPES data and CoREAS simulations using a full detector simulation (ICRC2013)
德国卡尔斯鲁厄理工学院的LOPES实验已经测量空气簇射的无线电发射近10年。为了更好地了解排放过程，有必要将数据与模拟进行详细比较。这是可能的，使用新开发的探测器模拟，包括所有LOPES探测器组件。在通过该完整检测器模拟传播模拟事件之后，写入类似于标准LOPES的事件文件。LOPES数据和COREAS模拟可以被同等对待，相同的分析软件可以应用于两者。这提供了直接比较数据和模拟的机会。此外，标准分析软件可以用于模拟，从而可以检查空气簇射参数重建的准确性。我们指出的优点，并提出使用这样一个完整的LOPES探测器模拟的第一个结果。LOPES数据和Monte Carlo代码CoREAS的基础上使用这种探测器模拟分析的比较。
2013-08-12 astro-ph.HE astro-ph.IM
Theoretical Study of Extensive Air Shower Effects in Atmosphere by Simulating the Lateral structure of Several Cosmic Radiations
广泛空气簇射（EAS）是初级宇宙射线与空气中的原子核相互作用产生大量次级粒子如X射线、电子、中子、μ子、α粒子等在大气中产生的电磁辐射和电离粒子的级联。EAS效应通过估计各种宇宙线粒子在低能处的横向分布函数（LDF）来证明。带电粒子如电子和正电子对的产生，γ和μ子粒子的LDF在电子能量为10^16，10^18和10^19 eV时进行了模拟。使用称为AIRES系统版本2.6.0的空气淋浴模拟器进行模拟。考虑了初始粒子、能量和天顶角对EAS中产生的带电粒子LDF的影响。比较带电粒子的LDF和实验结果，在天顶角为0和10时，电子和正电子对的产生和μ子粒子的产生在10^19 eV处有很好的一致性
2020-07-28 astro-ph.HE
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。
2013-05-25 astro-ph.HE physics.gen-ph
On the Estimation of the Depth of Maximum of Extensive Air Showers Using the Steepness Parameter of the Lateral Distribution of Cherenkov Radiation
利用蒙特卡罗模拟的广泛的空气阵雨，我们表明，最大深度的阵雨，$X_{max}$可以估计使用$P=Q(100)/Q(200)$，在100和200米的簇射核心，这是已知的切伦科夫辐射在地面上的横向分布的陡度参数的切伦科夫光子密度的比率。一个简单的二次模型已拟合到一组数据从模拟广泛的空气淋浴，有关的陡度参数和淋浴的最大深度。然后在另一组模拟淋浴器上对该模型进行了测试。模拟的阵雨的实际最大深度与从切伦科夫光的横向分布获得的最大深度之间的平均差约为9 $g/cm^2$。此外，一个更直接的估计从$P$的初始粒子的质量的可能性进行了研究。这两个量之间的指数关系已被拟合。将该模型应用到另一组簇射中，我们发现初级粒子的估计质量与实际质量之间的平均差异小于0.5原子质量单位。
2021-06-04 astro-ph.HE astro-ph.IM
Muon lateral distribution function of extensive air showers: results of the Sydney University Giant Air-shower Recorder versus modern Monte-Carlo simulations
悉尼大学的巨型空气簇射记录仪（SUGAR）用一组独特的μ子探测器测量了大量空气簇射的μ子成分。SUGAR数据使我们能够重建μ介子密度对距离簇射轴的距离的经验依赖性，即横向分布函数（LDF）。我们将这个函数的形状与强子相互作用模型QGSJET-II-04和EPOS-LHC在10^17.6 - 10^18.6 eV能量范围内的预测进行了比较。我们发现观测数据和模拟之间的差异：观测到的μ子密度下降更快的核心距离的增加比它在模拟中预测。这一观察可能是重要的解释能量依赖的差异，在模拟和观察到的空气淋浴中的μ子的数量，被称为“μ子过剩”。
2022-04-06 astro-ph.HE hep-ph
Probing the magnitude of asymmetries in the lateral density distribution of electrons in EAS
倾斜宇宙线空气簇射的横向密度分布是不对称的，对应的等密度线是随不同簇射天顶角增大的偏心椭圆。等密度等高线的极性不对称性引入了EAS核心的显著移位，其定量地表示为EAS核心与由几个等密度椭圆组成的修改的密度图案的中心之间的间隙长度（GL）参数。EAS粒子的LDD通常由一种特定类型的横向密度函数（LDF）近似，该密度函数通常被假设为关于EAS轴是极对称的，并且不能准确地描述非对称的LDD。通过考虑EAS粒子在大气中的衰减效应，解析地导出了一个与极角相关的修正EAS横向密度函数。从模拟研究中发现，GL表现出对宇宙线质量成分的敏感性。通过将修正的LDF应用于模拟数据，重新检验了侧射年龄的宇宙线质量敏感性。
2021-11-18 astro-ph.HE
LOPES 3D reconfiguration and first measurements
高能宇宙射线的无线电探测技术是基于带电粒子在大气簇射中由于地球磁场的偏转而发出的无线电信号。德国卡尔斯鲁厄理工学院的LOPES实验以其简单的偶极子为这项技术的复兴做出了重大贡献。LOPES的工作频率范围为40至80兆赫，并进行了多次改装，以改进和进一步发展无线电探测技术。在目前的设置LOPES由10个三极天线，测量完整的电场矢量的无线电发射从宇宙射线。LOPES是第一个同时测量所有三个矢量分量的实验，从而获得关于电场矢量的全部信息，而不仅仅是二维投影。这样的设置，包括垂直电场分量的测量，预计将增加倾斜的淋浴的灵敏度，并有助于推进发射机制的理解。我们提出的LOPES 3D的重新配置和校准程序，并讨论了第一次测量。
2013-03-28 astro-ph.HE astro-ph.IM
Universality of electron distributions in extensive air showers
基于广泛的空气簇射模拟结果表明，相对于两个角度的电子分布，确定在给定的簇射年龄的电子方向，对于一个固定的电子能量和横向距离，是普遍的。这意味着，如果它们是在相同的簇射年龄拍摄的，则分布不依赖于初级粒子的能量或质量（因此，也不依赖于相互作用模型），簇射天顶角或簇射到簇射的波动。结合前人的工作，给出了电子能量分布、横向距离分布（角积分）和固定电子能量的角分布（横向距离积分）的普遍性，本文完成了对不同簇射年龄电子态的全面描述。给出了全电子态的解析参数化。它还表明，一些分布可以描述一个小于5个变量，新的产品的旧的提高到一些权力。目前的参数化的准确性是足够好的适用于阵雨的主要能源的不确定性为14%（因为它是在皮埃尔俄歇天文台）。在多维变量空间的选定箱中的簇射波动约为6%，确定了普适分布参数化所需的最小不确定性。给出了估计地磁场影响的一种分析方法。由于簇射中电子分布的普遍性，利用荧光技术，可以从观测站的数据中得出一种新的簇射重建方法。对于任何一次能量和最大深度的簇射，都可以精确地预测任何簇射年龄的光通量（荧光和切伦科夫），因此，通过将预测与测量进行最佳拟合，可以获得这两个量
2018-02-07 astro-ph.HE
Parametrization for Cherenkov light lateral distribution function in Extensive Air Showers
利用CORSIKA程序对Tunka-25型大范围空气簇射（EAS）阵列在10^13-10^16 eV能量范围内的切伦科夫光横向分布函数（LDF）进行了数值模拟。在此模拟的基础上，我们得到了一组近似函数的原始质子，铁核和伽玛量子的天顶角θ <=20。计算的切伦科夫光LDF与Tunka-25阵列测量的比较表明，初级粒子的识别和定义的“膝盖”周围的能量的机会。
2011-03-26 astro-ph.HE physics.gen-ph
REAS3: A revised implementation of the geosynchrotron model for radio emission from air showers
在过去几年中，经常使用免费提供的蒙特卡洛代码REAS与数据进行比较，该代码根据地球同步加速器模型模拟空气簇射的无线电发射。然而，在以前的代码版本中，由于空气簇射中带电粒子数量的变化而产生的发射没有考虑在内。在下面的文章中，我们将通过纳入“终点贡献”来展示REAS 3中这些排放贡献的实施情况，并讨论通过此次修订获得的REAS预测的变化。描述辐射过程的基础是一个通用的描述，这是通过使用的终点配方。因此，REAS 3不仅模拟了纯地磁辐射，而且模拟了由于空气簇射中净电荷过剩的变化而产生的辐射，而与地球的磁场无关。此外，我们提出了横向分布的LOPES数据与REAS 3模拟分布的比较。结果表明，REAS3模拟结果与实测数据吻合较好。
2010-09-10 astro-ph.HE
A new basic air shower observable sensitive to the cosmic-ray elemental mass
提出由两个径向距离处电子密度定义的新型EAS观测量$η_ρ$，可用于估计侧向簇射年龄和原初宇宙线平均原子质量，且年龄估计几乎与高能相互作用模型无关。
2024-12-07 astro-ph.HE
Study of High pT Muons in IceCube
在宇宙线空气簇射中，通过重夸克的半轻子衰变和高pT的K介子和π介子的衰变，产生了具有高横动量（pT）的μ子。这些高p_T μ子与簇射芯μ子束有很大的横向间距。IceCube非常适合于高p_T μ子的探测。表面簇射阵可以确定宇宙线空气簇射的能量、核心位置和方向，而冰内簇射阵可以重建高p_T μ子的能量和方向。这使得可以在大于150米的距离处测量退相干函数（横向分离光谱）。μ子p_T可以从μ子能量（通过dE/dx测量）和横向间隔来确定。高p_T μ子谱也可以在微扰QCD框架下计算，该谱对宇宙线成分敏感。
2009-09-01 astro-ph.HE
A novel approach for deducing the mass composition of cosmic rays from lateral densities of EAS particles
对KASCADE实验能区宇宙线广延空气簇射进行了蒙特卡罗模拟研究。从模拟EAS的电子和μ子的横向分布特征出发，用一种新的方法提取了一些重要的EAS观测量，并证明了它们的CR质量灵敏度。该研究考虑到EAS电子和μ子的实验横向密度分布的问题后，引入的概念，本地年龄和分段斜率参数，旨在提取信息CR质量组成从观测数据。根据KASCADE数据（KCDC）分析得出的估计侧向簇射年龄和斜率与膝关节周围CR质量组成从轻到重逐渐变化的想法一致。
2019-08-12 astro-ph.HE
Parameterisation of lateral density and arrival time distributions of Cherenkov photons in EASs as functions of independent shower parameters for different primaries
用CORSIKA程序模拟了100 GeV ~ 100 TeV能量范围内广泛空气簇射（EASs）中切伦科夫光子的横向密度和到达时间分布。在此基础上，得到了不同观测高度、天顶角从0 $^\circ$到40 $^\circ$入射的初级$γ$射线光子、质子和铁核的近似函数。这样的参数化是重要的初级粒子识别，重建的簇射观测值，从而更有效地解开的$γ$射线簇射的强子簇射。从我们的参数化分析中，我们发现，即使横向密度的几何形状（$ρ_{ch}$）和到达时间（$t_{ch}$）分布对于特定能量处的不同原色是不同的（$E$），在特定的入射角（$θ$）和在特定的观察高度在从显示核（$H$）到给定距离的距离上，分布分别遵循相同的数学函数$ρ(E,R,θ,H) = a E^{b}\exp[-\{c R + (θ/d)^{2}-f H\}]$和$t(E,R,θ,H) = l E^{-m}\exp(n/R^{p})(θ^q+s)(u {H}^2+v)$，但是具有不同的函数参数值。
2018-07-25 astro-ph.HE astro-ph.IM
Reconstruction of air-shower parameters for large-scale radio detectors using the lateral distribution
利用CoREAS对Tunka-Rex天线阵进行了模拟，研究了宇宙线空气簇射（主要能量为$> 0.1$ ~EeV）发射的无线电信号的横向分布函数（LDF）特征及其与能量和簇射最大值等空气簇射参数的关系。考虑到所有重要的贡献，总的无线电发射，如地磁效应，电荷过剩，和大气折射，我们参数化的无线电LDF。这个参数化是二维的，有几个自由参数。大量的自由参数是不适合稀疏阵列在低信噪比（信噪比）下工作的实验。因此，利用对称性，我们减少了自由参数的数量，并减少了LDF到一个简单的一维函数。剩余的参数可以用少量的点来拟合，即少到来自三个天线的信号高于检测阈值。最后，我们提出了一种重建空气簇射参数的方法，特别是能量和簇射最大值$X_{\mathrm{max}}$，其理论精度分别优于15%和30 g/cm $^2$。
2015-12-18 astro-ph.HE astro-ph.IM
The lateral shower age parameter as an estimator of chemical composition
通过对地面广泛空气簇射（EAS）侧向年龄参数的研究，探讨了估算超高能初级宇宙线成分的可行性。利用不同类型的侧向分布函数，拟合模拟EAS的粒子密度，得到侧向年龄参数。我们讨论了化学成分，计算每个参数分布的优值因子。分析考虑了三种不同的初级粒子（质子、铁和伽马）、四种不同的天顶角（0°、15°、30°和45°）和三种初级能量（10^{17.25} eV、10^{17.50} eV和10^{17.75} eV）。
2013-09-13 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
The wavefront of the radio signal emitted by cosmic ray air showers
通过对300多个能量大于$10^{17}\,$ eV、天顶角小于$45^\circ$的观测事件的LOPES天线阵测量和相应的CoREAS模拟分析，发现宇宙线空气簇射的射电波前近似为双曲线型。模拟预测朝向东方的波前比朝向西方的波前稍陡，但这种不对称性相对于LOPES的测量不确定性可以忽略不计。在轴距离$\gtrsim 50\,$ m处，波前可以由简单的圆锥近似。根据模拟，锥角与簇射最大值明显相关。因此，我们确认早期的预测，到达时间测量可以用来研究纵向淋浴的发展，但现在使用一个现实的波前。此外，我们表明，双曲波前与我们的测量是兼容的，我们提出了几个实验表明，锥角确实是敏感的簇射发展。因此，波前可用于统计研究超高能宇宙射线的主要成分。在LOPES，实验获得的簇射最大值的精度受到测量不确定度的限制，约为$140\,$ g/cm $^2$。但模拟表明，在更好的条件下，这种方法可能会产生一个准确的大气深度的簇射最大值，$X_\mathrm{max}$，优于$30\,$ g/cm $^2$。这将与已建立的空气荧光和空气切伦科夫技术竞争，其中无线电技术提供了显著更高的占空比的优势。最后，双曲波前可以用于更准确地重建簇射几何形状，这也可能允许更好地重建所有其他簇射参数。
2014-08-07 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Thunderstorm Observations by Air-Shower Radio Antenna Arrays
相对论性的带电粒子存在于广泛的空气簇射中，导致无线电脉冲的相干发射，测量这些无线电脉冲以识别引发高能宇宙射线的簇射。特别是在雷暴期间，大气中存在额外的强电场，这可以导致带电粒子的进一步增殖和加速，从而影响无线电发射的形式和强度。为了通过测量的无线电信号可靠地重建初级宇宙线的能量，了解电场如何影响无线电发射是非常重要的。此外，雷击是宽带无线电发射的一个主要来源，在很长的距离上都是可见的。一方面，这导致难以检测低得多的空气簇射信号。另一方面，记录的信号可用于研究闪电发展的特征。利用德国卡尔斯鲁厄的LOPES实验研究了射电辐射对宇宙射线的探测以及强电场对这种探测技术的影响。闪电是否是由高能宇宙线空气簇射最大值时的高电子密度引发的这一重要问题也得到了研究，但LOPES不能回答。但是，这些调查显示EAS无线电天线阵列的闪电研究的能力。我们报告的LOPES测量的雷暴期间采取的空气阵雨的无线电信号的研究，并给出一个简短的展望，致力于寻找闪电和宇宙射线的相关性的新的测量。
2013-03-28 astro-ph.HE astro-ph.IM
Lateral Distribution Function of Extensive Air Showers Cherenkov Light and Stable Laws: Fast Modelling Method for the CORSIKA Code
本文提出用二维分数稳定分布近似切连科夫光横向分布函数，基于 CORSIKA 模拟，实现类似 NKG 的快速建模方法。
2024-11-28 astro-ph.HE astro-ph.IM
Reconstruction of Air-Shower Parameters Through the Lateral Distribution Function of Ultra-High Energy Particles
在这项研究中，探讨了模拟研究探索超高能粒子宇宙射线相互作用的必要性。利用AIRES空气簇射模拟系统（19.04.00版）对SIBYLL、QGSJET和EPOS等强子相互作用模型进行了模拟。同时，通过估算侧向分布函数（LDF），计算了广延空气簇射（EAS）的带电粒子密度。此外，在能量范围（10^17-10^19）eV内，考虑到质子和铁核的初级能量效应和EAS中产生的带电粒子的天顶角，对两种初级粒子进行了LDF模拟。在极高的能量（10^17，10^18和10^19）eV，新的参数作为一次能量的函数，通过使用Sigmoidal函数（Logistic模型）拟合EAS的横向分布曲线获得。结果的比较表明，使用Sigmoidal函数从参数化LDF获得的值与AGASA EAS天文台对初级质子和铁核的实验结果之间具有良好的一致性，产生了（电子正电子）对和带电μ子次级粒子，能量约为10^19 eV和（θ = 0度）。
2022-01-04 astro-ph.HE hep-ph
The spectrum of the light component of TeV cosmic rays measured with HAWC
本文介绍了在$10$ TeV ~ $200$ TeV能区用高海拔水切伦科夫（HAWC）天文台测量的轻质量群宇宙射线（质子和氦）能谱。光谱覆盖直接测量和间接测量之间的能量范围，在这一范围内需要关于宇宙射线成分的精确数据。该谱是通过对从HAWC宇宙射线数据中选出的宇宙射线空气簇射的质子加氦富集子样本（$>90\%$丰度）应用展开技术而构建的。该子集包含$3.8 \times 10^{9}$空气簇射事件，其主要能量在$1$ TeV到$300$ TeV的间隔中，并且天顶角小于$16.7$度。基于CORSIKA/QGSJET-II-03模拟和对阵雨锋面横向结构和阵雨一次能量的逐事件测量，使用对空气阵雨事件横向年龄参数的分析进行质量选择。
2019-08-30 astro-ph.HE
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。
2009-02-03 astro-ph.HE
Vectorial Radio Interferometry with LOPES 3D
一种成功的高能宇宙射线探测技术是基于空气簇射中带电粒子发出的无线电信号。德国卡尔斯鲁厄理工学院的LOPES实验为这项技术的发展做出了重大贡献。LOPES被重新配置了几次，以改进和进一步发展无线电探测技术。在最新的设置LOPES由10个三极天线。因此，LOPES 3D是第一个同时测量所有三个矢量场分量的宇宙射线实验，从而获得有关电场矢量的全部信息。我们提出了一个分析的基础上采取的数据，特别关注的垂直偏振分量的直接测量的好处。我们表明，通过测量所有的极化分量的检测和重建效率的增加和嘈杂的单通道数据可以重建利用其他两个通道的一个天线站的信息。
2013-08-12 astro-ph.HE astro-ph.IM
Measuring the Muon Content of Air Showers with IceTop
IceTop是IceCube探测器的表面组件，已被用于测量1.58 PeV和1.26 EeV之间的宇宙线原色的能谱。它也可以用来研究低能μ子在空气簇射中的观察距离（> 300米）从簇射轴。我们将显示μ子横向分布函数在大的横向距离与冰顶测量，并讨论这种测量的影响。我们还讨论了低能量μ子研究与冰顶的前景。
2015-01-14 astro-ph.HE astro-ph.IM
Air shower universality from 10^14 to 10^22 eV
在考虑Landau-Pomeranchuk-Migdal效应和地磁场效应的情况下，在较宽的一次能量范围（$10^{14}÷10^{22}$ ~eV）内研究了核和光子引发的空气簇射的标度特性.结果表明，直到最高能量，电子分量的横向分布不变性以及簇射年龄与均方根半径之间的普遍依赖性都存在。详细讨论了簇射普适性对再分析、交叉检验和验证不同实验结果以及降低强子模型不确定性影响的意义。
2014-02-20 astro-ph.HE
Yakutsk array radio emission registration results in the energy range of 3*10^16-5*10^18 eV
本文介绍了2008-2012年32 MHz超高能空气簇射射电辐射的一组测量结果。簇射是由地磁角和方位角选择的，然后由三个间隔的能量选择：3*10^16 3*10^17 eV，3*10^17 6*10^17 eV和6*10^17 5*10^18 eV。在每个能量间隔平均横向分布函数使用数学平均的数据从天线与不同的方向绘制。本文用实验数据确定了射电信号平均幅度与地磁角、簇射轴距和能量的关系。对给定能量范围的宇宙线簇射最大深度Xmax进行了估算。根据QGSJET模型计算和平均横向分布函数形状进行评价。
2013-09-26 astro-ph.HE
Muon number reconstruction with IceTop using a two-component lateral distribution function
本文提出利用双组分横向分布函数在 IceTop 中单事件同时重建初级能量与低能缪子数量，并验证了该方法在多种强子相互作用模型下的重建能力。
2025-09-16 astro-ph.HE
A Radio Air-Shower Test Array (RASTA) for IceCube
在本文中，我们探讨的可能性，以补充宇宙线物理程序的冰立方天文台与扩展表面阵列的无线电天线。地面上的空气簇射取样和地下的μ子量热法相结合提供了巨大的科学潜力：可以通过否决地面上的空气簇射来提高地平线以上的中微子灵敏度，光子诱导的空气簇射可以通过其小μ子分量来识别，并且对地面上的粒子密度和μ子分量的同步测量提供了关于初级通量组成的有用信息。所有这些分析都是用现有的IceTop阵列进行的。然而，IceTop的足迹是小的相比，接受的InIce传感器阵列，这严重限制了立体角重合测量，需要一个扩展的表面空气簇射探测器。正如LOPES实验所证明的那样，通过地球同步辐射测量空气簇射已成为一种可行且具有成本效益的方法。RASTA项目的科学案例-一个专用的无线电阵列寻求利用这种方法在南极-介绍。
2010-10-08 astro-ph.HE astro-ph.IM
