Cosmic-ray protons, nuclei, electrons, and antiparticles under a two-halo scenario of diffusive propagation
我们报告的宇宙射线的质子，原子核，反质子，电子和正电子的能量谱内的“双晕模型”的扩散输运的计算。这两个晕代表了一个简单的，物理上一致的标准扩散模型的推广，其中假设一个独特的类型的宇宙射线在整个星系晕的扩散。相反，我们相信，当宇宙射线接近银河系圆盘时，它们可能会经历较小的扩散能量依赖性。最近对宇宙射线质子、原子核、各向异性和伽马射线的观测支持了我们的设想。我们预测在高能量下非常硬的反粒子谱。特别地，在E>10 GeV时，反质子/质子比率预计会变平，而正电子分数则会随着能量的增加而增加。我们讨论了通过反物质搜索宇宙射线物理和暗物质的影响。
2015-10-19 astro-ph.HE
Very High Energy Antineutrinos from Photo-disintegration of Cosmic Ray Nuclei
宇宙线核在星光下的光致衰变导致次级反中微子的产生。我们假定银道面附近的高能宇宙线核的通量与地球附近观测到的通量相同，并计算了它们光致蜕变产生的反中微子通量。冰立方探测器测量了TeV-PeV能量范围内的中微子/反中微子通量。我们计算出的次级反中微子通量在10-100 TeV的能量范围内被发现是少得多相比，由冰立方合作检测到的通量。河外介质中辐射场强度的上限远低于银心附近。如果我们把我们的形式主义推广到河外介质，由于宇宙线的通量很低，高能宇宙线重核的光致衰变的贡献仍然是微不足道的。
2015-08-27 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
Intermediate mass and heavy Galactic cosmic-ray nuclei: the case of new AMS-02 measurements
AMS-02实验最近对中等质量核和铁核的光谱进行了测量，为我们提供了迄今为止最完整的宇宙射线通量数据集，并使我们能够对这些粒子在银河系中传输的标准模型进行最细致的测试。我们表明，来自较轻的初级和次级元素的宇宙辐射的参数也导致较重的核的数据的一个很好的描述，没有必要调用不同的注入光谱，这样的核，提供了整个链的碎片是适当的占。这一发现的唯一例外是铁核，其在刚性$\lesssim 100$ GV处显示出非常不寻常的趋势。这一趋势反映在Fe/O比率上，该比率与宇宙射线传输的标准模型的结果不一致，并且与HEAO、ACE-CRIS和Voyager在较低能量下收集的数据相矛盾。我们推测这些发现的可能来源。
2021-06-09 astro-ph.HE
Anisotropies of ultra-high energy cosmic ray nuclei diffusing from extragalactic sources
我们得到了从河外源附近扩散的超高能宇宙线核到达方向的偶极各向异性。我们考虑混合成分的情况下，不同的宇宙射线核被加速到相同的最大刚度，使$E<ZE_\text{max}^p$，与$Z$的原子序数和$E_\text{max}^p$的最大质子能量。我们采用了$E_\text{max}^p\simeq 6$ EeV，以便考虑踝关节上方越来越重的成分。通过蒙特卡罗模拟，我们得到了宇宙线在河外湍流场中的各向异性，以及光衰变和其他能量损失的影响。在能量为$\sim 10$ ~EeV的情况下，对于源密度和磁场的合理值，预测了5 ~ 10%的偶极各向异性。
2015-07-23 astro-ph.HE
Revisiting Spatial-Dependent Propagation Model with Latest Observations of Cosmic Ray Nuclei
最近AMS-02合作发表了他们对轻宇宙射线核的测量结果，包括锂，铍，硼，碳和氧。所有这些都显示出在$\sim$ 200 GV以上的显著过量，与质子和氦一致。特别是，次级宇宙射线甚至比断裂上方的初级成分更坚硬。对上述异常现象的一种可行解释是空间相关的扩散过程。该模型已成功地应用于多种观测现象，如初级宇宙线核、弥散γ射线和各向异性等。在这项工作中，我们调查的空间依赖的传播模型，根据新的观测数据。我们发现，该模型能够解释次级光谱和初级光谱的上升现象。所有的谱都能很好地再现，计算的比值也与观测值符合得很好。
2018-02-10 astro-ph.HE
Secondary cosmic ray nuclei in the light of the Single Source Model
通过AMS-02仪器最近对各种宇宙射线能谱的精确测量，正在积累宇宙射线局部“单一源”的证据。除了对单个宇宙射线核、电子、正电子和反质子的观测外，现在还必须高精度地测定硼碳比和锂的能谱，直至2000 GV。我们的分析使我们声称，与某些假设在银河系中的传播，结果证实了我们的论点，关于存在一个本地的单一来源，也许，超新星遗迹（SNR）。试图确定一些属性的SNR和它的祖星。
2016-05-04 astro-ph.HE
Cosmic-ray database update: ultra-high energy, ultra-heavy, and anti-nuclei cosmic-ray data (CRDB v4.0)
我们提出了一个更新的CRDB（https：//lpsc.in2p3.fr/crdb），宇宙射线数据库的带电物种。CRDB基于MySQL，通过jquery和table-sorter库进行查询和排序，并通过AJAX协议通过PHP网页显示。我们回顾了自第一次发布以来对数据库的结构和输出所做的修改（Maurin等人，2014年）。对于这次更新，最重要的特点是包括超重核（$Z>30$），超高能核（从$10^{15}$到$10^{20}$ eV），以及对反核通量的限制（$Z\leq -1$用于$A>1$）;超过100个实验，350篇出版物和40000个数据点现在在CRDB中可用。我们还重新审视并简化了用户检索数据和提交新数据的方式。如有任何问题和要求，请联系crdb@lpsc.in2p3.fr。
2020-07-22 astro-ph.HE
Secondary Cosmic Ray Nuclei in the Light of the Single Source Model
通过AMS-02仪器最近对各种宇宙射线能谱的精确测量，正在积累宇宙射线局部“单一源”的证据。除了对单个宇宙射线核、电子、正电子和反质子的观测外，现在还必须高精度地测定硼碳比和锂的能谱，直至2000 GV。我们的分析使我们声称，在银河系中传播的某些假设，结果证实了我们的论点，关于存在一个本地的单一来源，也许，超新星遗迹（SNR）。试图确定一些属性的SNR和它的祖星。
2016-11-11 astro-ph.HE
Ultra-high energy cosmic ray correlations with Active Galactic Nuclei in the world dataset
Pierre Auger合作组最近提出了最高能量宇宙射线的到达方向与活动星系核（AGN）子集相关的假说。我们使用雅库茨克、AGASA和HiRes实验收集的公开事件集对活动星系核假说进行了盲检验。程序的一致性要求事件能量朝向共同能量标度归一化。所得数据集中相关事件的数量为21个中的3个，这与预期的随机背景一致。
2012-05-14 astro-ph.HE
Cosmic Rays, Gamma-Rays, and Neutrinos in the Starburst Nuclei of Arp 220
Arp 220是最近的超亮红外星暴星系，其核心为研究极端条件下宇宙射线的相互作用提供了机会。在本文中，我们模拟的宇宙射线的人口产生的超新星在中央分子区的两个星暴核。我们发现，约65 - 100%的宇宙射线被吸收在这些地区，由于其巨大的分子气体含量，因此，Arp 220的核几乎完成质子量能器。当宇宙射线质子与星际介质碰撞时，它们会产生次级电子，这些电子也包含在系统中，并辐射出同步辐射。利用模型和观测到的射电谱能量分布之间的卡方检验结果，我们预测了出射γ射线和高能中微子谱，并发现磁场在毫高斯水平。由于极强的远红外辐射场，伽马射线谱在TeV能量处由于伽马-伽马吸收而显著变陡。
2015-07-27 astro-ph.HE
Charge Measurement of Cosmic Ray Nuclei with the Plastic Scintillator Detector of DAMPE
暗物质粒子探测器（DAMPE）的主要目的之一是测量几十TeV或更高能量的宇宙线核，其起源和传播一直是天体物理学研究的热点。DAMPE顶部的塑料闪烁探测器（PSD）旨在测量宇宙射线核的电荷，从H到Fe，并作为一个否决探测器，用于区分伽马射线和带电粒子。本文提出了一种电荷重构方法来优化PSD在电荷测量中的性能。本文在简要介绍了PSD的结构和工作原理的基础上，详细介绍了该方法的基本原理，包括航迹跟踪、PSD对准、光衰减校正、猝灭和均衡校正。结果表明，PSD工作良好，宇宙射线中从H到Fe的几乎所有元素都能在电荷谱中清晰地识别出来。
2018-10-25 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.ins-det
Iron Nuclei with Energy of 10^19 eV in Extragalactic Cosmic Rays Near Earth
Lebedev Physical Institute, Russian Academy of Sciences（列别捷夫物理研究所，俄罗斯科学院）
本文研究能量为10^19 eV的河外宇宙射线中铁核的比例，发现即使源红移达0.2，未碎裂到达地球的铁核占比仍约10%，表明远距离源贡献显著。
2026-09-15 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
Cosmic-ray electron injection from the ionization of nuclei
我们表明，从重离子电离中喷射出的次级电子可以被注入到超新星遗迹冲击中发生的加速过程中。这种电子注入机制的工作原理是，当离子已经以相对论速度移动时，离子在加速过程中被电离，就像射出的电子一样。利用在地球上测量到的宇宙射线中重核的丰度，我们估计源处的电子/质子比约为10^-4，这足以解释在年轻的超新星中观测到的非热同步辐射。我们还表明，电离过程可以限制重离子可以达到的最大能量。
2009-08-21 astro-ph.HE
Different spectra of cosmic ray H, He and heavier nuclei escaping compact star clusters
本文研究致密星团终止激波处的宇宙射线核子加速，发现激波下游的质子能量损失与核子碎裂反应导致逃逸的He核能谱比氢更硬，解释了差异性硬化现象，并指出重核因严重碎裂难以对地球宇宙射线有可观贡献。
2024-07-24 astro-ph.HE
Magnetic diffusion and interaction effects on Ultrahigh Energy Cosmic Rays: protons and nuclei
到达地球的超高能宇宙射线的通量受到与宇宙辐射背景以及沿其轨迹存在的磁场的相互作用的影响。我们结合SimProp宇宙射线传播代码与一个例程，允许帐户的平均影响的湍流磁场上的粒子的传播方向。我们用这种方法计算了由于磁视界效应而对原始核和由原始核的光致衰变而产生的次级核的谱的修正。我们还提供了衰减效应的解析参数化，作为磁场参数和宇宙射线源的密度的函数，这使得有可能获得预期的光谱中存在的磁场从光谱中，将获得在没有磁场。具有有限密度的源的分布的离散性质也影响在最高能量的宇宙射线的光谱，其中通量被抑制，由于与辐射背景的相互作用，并获得这些影响的参数化。
2021-09-07 astro-ph.HE
On soil activation by cosmic rays at different altitudes
在不同海拔高度（海拔100，1000，1700，4300米）测量氡中子通量，我们发现了一个显着增加的氡浓度随海拔高度的证据。高空氡的直接测量也证实了这一点。这使我们能够假设宇宙射线可以参与土壤活化过程：它们通过特定的核反应将铀和钍的长寿命核转化为寿命较短的核。如果产生的核属于U-238放射性链，它们可以导致产生Ra-226，然后产生Rn-222，从而在宇宙射线通量高的高海拔地区显着增加其产量。
2017-09-25 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.ins-det
On the inverse problem for extragalactic cosmic ray nuclei with energies $10^{18}$ to $10^{20}$ eV
研究了超高能宇宙射线的宇宙线输运反问题。通过对俄歇能谱数据、原子质量数的平均对数及其方差的能量依赖关系的分析，可以在反问题方法的框架内对源谱的形状得出明确的结论。讨论了所考虑的不适定问题的正则化过程。
2017-01-02 astro-ph.HE hep-ph
Origin of hardening in spectra of cosmic ray nuclei at a few hundred GeV using AMS-02 data
许多实验已经证实了几百GV的宇宙线核谱的硬化现象，并提出了3种不同的起源：主源加速、传播和不同源的叠加。本文采用破缺幂律直接拟合了刚度大于45 GV的AMS-02核的能谱。断裂刚度和小于和大于断裂刚度的谱指数差的拟合结果显示了不同核素之间的复杂关系，这不能通过简单的一次源情景或传播情景自然再现。然而，在一个自然和简单的假设下，不同类型的源的叠加可能有可能成功地解释拟合结果。将来，来自单一实验（如DAMPE）的CR核谱将为我们提供机会进行交叉检查并揭示不同类型源的性质。
2021-03-20 astro-ph.HE
Ultrahigh-energy Cosmic-ray Nuclei from Black Hole Jets: Recycling Galactic Cosmic Rays through Shear Acceleration
我们进行蒙特卡罗模拟的相对论剪切加速度致力于一个喷茧系统的活动星系核。在晕中，一定比例的银河系宇宙射线被夹带，足够高的能量粒子可以被注入到再加速过程中，并进一步加速到100 EeV。我们表明，剪切再加速机制导致逃逸宇宙射线，$dL_E/dE\propto E^{-1}-E^0$，不同于传统的$E^{-2}$频谱硬频谱。超高能核的超太阳丰度是由于TeV-PeV能量的注入而实现的。结果表明，我们的模型可以合理地解释最高能谱和质量组成，与各向异性数据没有矛盾。
2018-01-17 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Measurements of Heavy Cosmic-Ray Nuclei Spectra with CALET on the ISS
自2015年8月以来，量热电子望远镜（CALET）一直在积累国际空间站上高能宇宙射线的数据。除了对全电子光谱的初步观测外，CALET还测量原子核的光谱、它们的相对丰度和次级与初级的比率，以直接观测到的最高能量区域，以研究它们在星系中的起源和传播的细节。CALET仪器由两层分段塑料量能器组成，用于识别从$Z=1$到40的各个元素，一个3辐射长度厚的钨掺杂光纤成像量能器用于获得补充电荷和跟踪信息，以及一个27辐射长度厚的分段PWO量能器用于测量能量。本文介绍了CALET利用962天的数据进行原子核测量和重核成分初步能谱的能力。
2019-03-31 astro-ph.HE
The energy spectrum of ultraheavy nuclei above 10$^{20}$ eV
10 $^{19}$ eV以上的宇宙辐射能谱的一个主要特征是重核相对于轻核的比例增加。这一事实，以及其他简单的假设，采用计算的宇宙辐射的能量谱高达2.4 $\times$ 10 $^{21}$ eV。预测的光谱保持在较低能量下观察到的指数2.67，这是银河系中加速宇宙射线的物理机制的基本、已知、经验性的良好评估特征。实际上，在10 $^{19}$ eV以上，核的注入被某些滤波器抑制，并且这种抑制导致能谱的阶梯轮廓。有人认为，粒子注入失败与能量开始与质子，其次是氦，然后由其他较重的核铀。在7.5 $\times$ 10 $^{20}$左右，宇宙辐射仅由比铜重的原子核组成，估计强度为1.8 $\times$ 10 $^{-30}$粒子/GeV s sr m $^2$。
2017-07-08 astro-ph.HE
Origin of $^{60}$Fe nuclei in cosmic rays: the contribution of local OB associations
本研究结合恒星种群合成、宇宙线加速与传输模型，分析太阳系周边25个OB星协，发现宇宙线中$^{60}$Fe核最可能源自Sco-Cen OB星协的年轻超新星，同时估算本地OB星协对稳定$^{56}$Fe宇宙线密度的贡献约20%。
2024-01-31 astro-ph.HE
Cosmic-ray boosted inelastic dark matter from neutrino-emitting active galactic nuclei
Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Harvard University（哈佛大学）；The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速实验室）；University of Chicago（芝加哥大学）
通过考虑活动星系核中宇宙线与暗物质的散射，计算来自NGC 1068和TXS 0506+056的宇宙线增强暗物质通量，并利用Super-K和XENONnT对轻质/非弹性暗物质模型给出新约束。
2026-05-25 astro-ph.HE hep-ph
On the overflowing of cosmic rays from galaxies and the expansion of cosmic matter
宇宙辐射的粒子，电子和原子核，主要传输正电荷。这些极高能量的粒子中有一小部分在有利的条件下从星系中溢出。带正电荷的宇宙核溢出到星系际空间，揭示了母星系中等量的负电荷。负电荷主要由静态电子存储。在足够的粒子传播之后，由于巨大的距离，位于星系中的负电荷和溢出的宇宙核的正电荷都不能被中和。从几个方面证明了星系团在适当的时间间隔后所保留的总电荷在星系团之间产生了排斥引力的排斥力。经过数十亿年的静电排斥，外围的星系团达到相对论速度，它们之间的距离也相应增加。有几个事实表明，一个世纪以来光学观测所确定的宇宙膨胀，是由从星系团溢出的带正电的宇宙核的静电排斥引起的。
2021-09-09 astro-ph.HE
HAWC measurements of the energy spectra of cosmic ray protons, helium and heavy nuclei in the TeV range
目前对$10$ TeV - $1$ PeV区间内宇宙射线元素质量群的相对丰度和能谱的了解还不确定。这种情况阻碍了进行精确的测试，而这些测试可能导致区分关于TeV宇宙射线在星系中的起源和传播的现有假设。为了更好地了解这些粒子的质量组成，我们利用强子诱导的空气簇射的HAWC数据，用$Z > 2$确定了质子、氦和重核三种质量群的宇宙射线谱。利用Gold展开技术，对到达天顶角小于45 °的事件的能量进行了估算，得到了侧向簇射年龄的二维分布。该研究是基于使用QGSJET-II-04模型的模拟进行的。初级宇宙射线能量从$10$ TeV到$251$ TeV的结果。它们揭示了上述宇宙线谱在上述初级能量范围内表现出精细结构。
2021-08-06 astro-ph.HE
Active Galactic Nuclei as potential Sources of Ultra-High Energy Cosmic Rays
活动星系核（AGN）及其相对论喷流是最有希望的超高能宇宙线（UHECR）加速器。这个紧凑的审查总结了基本的实验结果，最近的仪器，并讨论了可能的解释和天体物理学的限制源能量。特别注意的是在AGN的UHECR加速的潜在网站和机制，包括间隙型粒子加速接近黑洞，以及一阶费米加速在trans-relativistic冲击和随机剪切粒子加速在大尺度喷流。最后两种机制是我们目前认识的最有希望的机制，而邻近的FR~I型射电星系为UHECR加速提供了合适的环境。
2022-11-22 astro-ph.HE
Analytic Solutions of Ultra-High Energy Cosmic Ray Nuclei Revisited
超高能宇宙射线的化学成分是粒子天体物理学中的一个关键问题。从宇宙射线簇射的延伸率推断的测量成分总体上看与初始源成分非常不同：宇宙辐射背景中的共振光衰变在最高能量下迅速进行，并且初始成分在传播过程中迅速变得更轻。为了对不断改进的宇宙线数据进行统计分析，需要尽可能精确地知道次级谱。本文讨论了超高能宇宙线核演化方程的精确解析解。我们引入一个图解形式主义，导致系统的解析扩展的精确解的传播的二阶效应。我们展示了如何一阶修正这种膨胀可以提高二级光谱的预测中的半解析处理。
2010-10-14 astro-ph.HE hep-ph
Ultrahigh energy cosmic ray nuclei from remnants of dead quasars
我们重新研究了高能宇宙射线在附近休眠的类星体中被加速的可能性。我们将我们的研究具体到重核，以适应皮埃尔俄歇合作最近报道的光谱和核组成。粒子加速是由布兰德福德-兹纳杰克机制驱动的，该机制将休眠的旋转黑洞连接成法拉第单极发电机。我们表明，能量损失占主导地位的光核相互作用的环境光子场。我们认为，过去类星体活动的局部暗化石可以根据源参数（中央引擎的质量和加速器周围的光子背景）如何影响光核相互作用来分类。在这种分类中，有可能区分两种明确的来源：那些在逃离加速区之前原子核完全光致衰变的来源，以及那些以产生负离子为主要能量阻尼机制的来源。我们进一步认为，从光致衰变的核（在注入时具有陡峭的光谱指数）的次级核子可以填充的能量区域以下的“脚踝”的功能在宇宙射线谱，而重和中等质量的核（具有较硬的光谱指数）填充的能量区域以外的“脚踝”，所有的方式到高能量端的频谱。此外，我们还发现了五个来自我们宇宙后院的潜在类星体遗迹与望远镜阵列观察到的热点相关。
2017-04-03 astro-ph.HE
Cosmic Evolution of Stellar-mass Black Hole Merger Rate in Active Galactic Nuclei
双黑洞合并编码信息的环境和天体物理过程，导致他们的形成。测量它们的合并速率对红移的依赖关系，将有助于探索星系的形成和演化以及恒星形成速率的演化。本文计算了活动星系核盘中恒星质量双星合并速率的宇宙演化。我们专注于最近的演变，以红移$z=2$，涵盖了目前的地球引力波天文台的访问范围。在这个尺度上，活动星系核的人口密度是红移依赖的主要贡献者。我们发现活动星系核辅助的合并率并没有随着红移而有意义地演变，这与场双星和其他一些动力学形成的情况不同。
2020-03-19 astro-ph.HE
On the spectrum of stable secondary nuclei in cosmic rays
宇宙射线中次级核和初级核的通量之比，长期以来一直被用作宇宙射线粒子在整个银河系旅行中所经过的克重的指标。基本的想法是，初级粒子在天体物理源中被加速，例如超新星遗迹激波，最终在银河系体积中传播，偶尔与气体相互作用，主要是在银河系的圆盘中，在那里，它们通过spectrometry产生次级核。在足够高的能量下，通常是$\gtrsim 100$ GeV/n，次级核与主初级核的通量之比被发现以$E_{k}^{-δ}$为尺度，其中$E_{k}$是每个核子的能量（自旋反应中的守恒量），$δ$确定扩散系数的能量依赖性。可能首先导致宇宙射线加速的同一冲击波也会在上游拾取任何其他带电粒子，只要它们高于注入的阈值。在星际介质中由中子产生的次级核也不例外，因此它们也会被加速。这种影响是不可避免的，只是其强度可能是有争议的。我们计算光谱的二次元素，如硼和锂，考虑到冲击再加速，并比较我们的预测与最近的观察B/C比和初步测量的硼和锂通量。这两组数据似乎证实了次级核的再加速确实起着重要作用，从而影响了宇宙射线物理学中经常使用的那些标度规则的有效性。
2017-07-03 astro-ph.HE
Ultrahigh Energy Cosmic Ray Nuclei from Extragalactic Pulsars and the effect of their Galactic counterparts
在快速旋转的新生恒星中，高能核的加速可以解释观测到的高能宇宙射线的光谱，以及俄歇天文台报告的能量高于$10^{19}\,$ eV的重核趋势。脉冲星加速意味着由于脉冲星自旋下降导致的硬注入谱（$\sim E^{-1}$）和由于中子星自旋速率的限制导致的最大能量$E_{\rm max} \sim Z \, 10^{19}$ eV。我们以前已经表明，通过年轻的超新星遗迹逃逸软化了光谱，稍微降低了最大能量，并产生次级核。在这里，我们表明，脉冲星的出生周期的分布和传播的影响，在星际和星系间的媒体修改的组合频谱的所有脉冲星。通过假设脉冲星诞生周期的正态分布为中心在300毫秒，我们表明，河外脉冲星诞生的贡献的高能宇宙射线谱自然会引起非常高的能量宇宙射线（VHECR，之间的$10^{16}$和$10^{18}$ eV）的银河系脉冲星诞生的贡献。所需的注入成分，以适应观察到的光谱取决于绝对能量尺度，这是不确定的，不同的俄歇天文台和望远镜阵列。银河系脉冲星诞生的贡献也可以弥合超新星遗迹中宇宙射线加速预测与脚踝以下观测光谱之间的差距，这取决于逃离超新星遗迹的宇宙射线的成分和银河系中VHECR的扩散行为。
2013-02-18 astro-ph.HE
Possible Sources of Iron Nuclei in Ultra-High-Energy Cosmic Rays
Lebedev Physical Institute, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院列别捷夫物理研究所）
本文假设望远镜阵列记录的超高能粒子为铁核或硅核，通过河外传播计算，分析其可能源的距离约束并讨论候选源。
2026-09-09 astro-ph.HE
Energy spectra of primary and secondary cosmic-ray nuclei measured with TRACER
TRACER宇宙射线探测器于2003年首次在长时间气球（LDB）上飞行，用于观测从氧（Z = 8）到铁（Z = 26）的主要初级宇宙射线核，现已升级，还可以测量较轻核的能量，包括次要物质硼（Z = 5）。该仪器在2006年的另一次LDB飞行中使用。修改后的探测器系统的属性和性能进行了说明，并从2006年的飞行数据的分析进行了讨论。本文报道了初核碳（Z = 6）、氧和铁在1 GeV amu $^{-1}$~2 TeV amu $^{-1}$范围内的能谱。氧和铁的数据被认为是在良好的协议与以前的跟踪飞行的结果。硼能谱的测量也延伸到TeV amu $^{-1}$区。高于$\sim10$ GeV amu $^{-1}$的原生核（如碳、氧和铁）的相对丰度与能量无关，而硼丰度（即B/C丰度比）如预期的那样随能量而降低。然而，有迹象表明，以前报道的B/C比的$E^{-0.6}$依赖性不继续到最高能量。
2011-08-24 astro-ph.HE
Spectra of protons and nuclei in the energy range of ${10^{10}\div10^{20}}$ eV in the framework of Galactic cosmic ray origin
我们考虑宇宙线谱形成的问题，假设宇宙射线是由银河系源产生的。我们最近提出的反常扩散方程被用来描述宇宙线在星际介质中的传播。我们表明，在这种方法的框架下，并与生成谱指数$γ=2.85$，它是可能的再现本地观察到的宇宙射线的基本特征的能量区域的$10^{10}÷10^{20}$电子伏特：质子和其他核的谱指数之间的差异，质量组成的变化，“膝盖”的问题，平坦的主要频谱在$E \geq 10^{18}÷10^{19}$电子伏特。在超高能区的质量组成行为的关键模型预测进行了讨论。
2019-05-16 astro-ph.GA astro-ph.HE
Data driven analysis of Galactic cosmic rays in the heliosphere: diffusion of cosmic protons and nuclei
日球层内的银河宇宙射线受到磁湍流和太阳风扰动的影响，产生所谓的太阳调制效应。为了研究这一现象，我们进行了数据驱动的分析，在太阳周期的GCR通量的时间依赖性。通过对AMS-02、PAMELA和CRIS每月在太空收集的GCR数据进行全球统计推断，我们确定了GCR扩散参数对时间和刚性的依赖关系。在这次会议上，我们提出了我们的结果GCR质子和原子核，我们讨论他们的解释粒子传输的基本过程和它们与日光层等离子体动力学的关系。
2022-10-11 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.space-ph
Ultra-high-energy cosmic rays from ultra-fast outflows of active galactic nuclei
本研究利用3D CRPropa模拟探讨活动星系核超快外流作为超高能宇宙射线来源的潜力，发现极端UFO能加速并释放高能粒子，其作用可通过中微子望远镜验证。
2025-05-30 astro-ph.HE
The fraction of light nuclei in the mass composition of primary cosmic radiation at E0=1-100 PeV
EAS核心记录了对初级宇宙辐射的质量组成敏感的广泛空气簇射的特征。这些特征包括“晕”现象的参数。研究表明，XREC中记录的大部分事件是由质子和He核产生的，这使得可以估计PCR中轻核的比例。在XREC PAMIR实验中获得了分析中的事件，并且在距离EAS轴延伸至约10 cm处以约30微米的分辨率研究了这些事件的性质。在EAS核心的事件的参数的调查允许分析PCR在E0=10 PeV的质量组成，并评估轻核PCR中的分数，这只稍微依赖于EAS通过大气传播的模型。通过对PAMIRXREC中获得的具有晕和多中心晕的γ射线族的分析，发现PCR的p+He组分的分数约为40%。
2020-05-12 astro-ph.HE
Isotopic Composition of Light Nuclei in Cosmic Rays: Results from AMS-01
宇宙射线中同位素的多样性使我们能够研究宇宙射线从产生到到达日球层的过程的不同方面。本文介绍了在0.2 - 1.4GeV的每个核子动能范围内，2H/4He，3He/4He，6Li/7Li，7Be/（9Be +10Be）和10B/11B同位素比值的测量结果。这些测量是根据阿尔法磁谱仪AMS-01在1998年6月STS-91飞行期间收集的数据进行的。
2011-06-12 astro-ph.HE hep-ex
Galactic gamma-ray and neutrino emission from interacting cosmic-ray nuclei
我们提出了一个非常高的能量（VHE），超高能（UHE）的伽玛射线和中微子发射的预期在我们的银河系相互作用的宇宙射线的研究，以及比较的最新结果为银河系UHE漫发射。我们证明了适当占的混合宇宙射线成分和伽马射线吸收的重要性。我们采用核相互作用的受伤核子模型，并提供由此产生的γ射线和中微子生产的参数化。核子屏蔽由于集群内的核被证明有一个可测量的影响，对生产的伽马射线，特别是明显接近的混合组成的粒子光谱的休息和截止。宇宙射线谱中"膝"附近成分的变化对扩散中微子和伽马射线发射谱有明显的影响。我们表明，目前和不久的将来探测器可以探测这些差异的关键能量范围从10 TeV到1 PeV，测试宇宙射线光谱的普遍性和整个银河系的组成的范例。
2022-01-28 astro-ph.HE
Ultra-heavy cosmic-ray science--Are r-process nuclei in the cosmic rays produced in supernovae or binary neutron star mergers?
最近在宇宙射线中检测到的60 Fe提供了确凿的证据，证明GCR中存在最近合成的组分（少量MY）（Binns等人，2016）。此外，这些原子核一定是在太阳系附近的超新星中合成和加速的，可能是在距离太阳约100 pc的Sco-Cen OB星协子群中。最近关于r过程核产生的理论工作似乎表明，SNe很难产生太阳系中相对于铁的高原子序数（Z）的r过程元素丰度，包括锕系元素（Th，U，Np，Pu和Cm）。相反，许多人相信最重的r过程核，甚至所有的r过程核，都是在双中子星合并中产生的。由于我们现在知道GCR中至少有一种成分是最近合成和加速的，因此可以通过测量这些超重r过程核的相对丰度来测试SNe和BNSM产生r过程的模型，特别是锕系元素，因为它们具有放射性，并提供时钟，给出从核合成到在地球上检测到的时间间隔。由于BNSM被认为在我们的银河系中比SNe少得多（大约少1000倍），锕系元素的比例，每个都有自己的半衰期，将能够清楚地确定最重的r过程核是在SNe还是在BNSM中合成的。此外，电荷范围从34到82的r过程核可以用来约束BNSM和SNe中的r过程产生模型。因此，GCRs成为BNSM和SNe研究中的多信使组分。
2019-03-28 astro-ph.HE
Active Galactic Nuclei with Starbursts: Sources for Ultra High Energy Cosmic Rays
超高能宇宙射线事件目前显示出一个光谱，我们在这里解释为银河系宇宙射线由于在射电星系Cen A的星暴推出的能量由相对论性喷流的冲击。膝关节特征和银河系宇宙射线中能量立即更高的粒子然后变成大部分超高能宇宙射线。这意味着所有的超高能宇宙射线都是重原子核。如果观测到的大多数超高能事件来自射电星系Cen A，并被星系际磁场散射到大部分天空，那么这幅图是可行的。
2009-04-10 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Cosmic X-ray surveys of Active Galactic Nuclei: synergy between X-ray and infrared observations
我们简要回顾了宇宙X射线巡天中探测到的活动星系核（AGN）的X射线和红外观测之间的协同作用，主要是XMM-牛顿，钱德拉和NuSTAR。我们专注于这种X射线-红外协同作用的两个互补方面（1）最严重的模糊活动星系核的识别和（2）恒星形成和活动星系核活动之间的联系。我们还简要讨论了未来十年的X射线-红外研究的前景。
2016-11-21 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Studies on cosmic ray nuclei with Voyager, ACE and AMS-02: I. local interstellar spectra and solar modulation
宇宙线粒子在银河系和日球层中的加速和传播相互纠缠，导致银河系宇宙射线（GCR）模型的复杂性和简并性。旅行者1号最近在日光层外对GCR光谱进行的测量首次直接观测到了本地星际环境中的GCR。结合ACE和AMS-02在地球附近获得的高精度数据，我们使用非参数化方法导出了从几MeV/n到TeV/n的氦、锂、铍、硼、碳和氧核的LIS谱。这些激光干涉光谱有助于进一步研究GCR的注入和传输参数。ACE记录的近20年的数据被用来确定太阳周期23和24的太阳调制参数，基于力场近似。我们发现一般协议的调制电位与中子监测器和其他宇宙射线数据推断的结果。
2018-07-25 astro-ph.HE
Analytic calculations of the spectra of ultra high energy cosmic ray nuclei. II. The general case of background radiation
讨论了河外背景辐射中超高能核的传播问题。本文是第一篇论文的继续，在第一篇论文中，我们提出了三种新的分析方法来计算超高能宇宙线核（包括初级核、次级核和次级质子）的通量和谱。本文的计算方案是基于耦合动力学方程的解析解，它考虑了宇宙膨胀和成对产生的连续能量损失以及原子核的光致衰变。这种方法以最自然的方式包括在初级核通过河外背景辐射传播期间的光致蜕变过程中产生次级核。在第一篇文章中，为了提出所建议的分析计算方案，我们只考虑了宇宙微波背景辐射的情况，而在本文中，我们把这种计算推广到所有相关的背景辐射，包括红外和可见/紫外辐射，统称为河外背景光。解析解允许透明的物理解释所获得的光谱。河外背景光在超高能宇宙线核的中能区起着重要作用。河外背景光最显著的影响是次级核光谱中的低能尾。
2012-07-28 astro-ph.CO astro-ph.HE
Testing astrophysical models for the PAMELA positron excess with cosmic ray nuclei
PAMELA合作组报告的正电子分数过剩被解释为银河系中暗物质的湮灭或衰变。更通俗地说，它被归因于附近的强子直接产生正电子，或者是由于附近的强子宇宙射线随机加速时产生的π介子。我们指出，测量宇宙射线散射产生的次级核可以区分这些可能性。来自ATIC-2实验的关于钛-铁比的新数据支持了上述强子源模型，并能够预测能量超过100 GeV的硼-碳比。目前，所有的宇宙射线数据都与正电子过剩的天体物理起源相一致。
2009-07-30 astro-ph.HE hep-ph
A gamma-ray signature of energetic sources of cosmic-ray nuclei
原子核的天体物理来源预计会产生广泛的同位素，其中许多是不稳定的。一个不稳定的原子核可以在源外β衰变为单电子离子。这样形成的重单电子离子在与宇宙微波背景光子的相互作用中可以被激发，在这种情况下，它们随着伽马射线的发射而弛豫到基态。重复的激发和伽马射线发射周期可以在伽马射线光谱中产生一个可观察到的特征，最大值约为8 GeV（对于铁）。我们发现，所观察到的光谱半人马座A是一致的，大量的核通量加速到0.1 EeV。在各种源的伽马射线谱中，一个特征性的5- 10 GeV（铁）肩可以帮助识别天体物理学上的核加速器或设定核加速的上限。
2011-12-24 astro-ph.HE hep-ph
Ensemble Fluctuations of the Flux and Nuclear Composition of Ultra-High Energy Cosmic Ray Nuclei
超高能宇宙射线的通量和核成分取决于其源的宇宙分布。来自宇宙射线观测站的数据还不能确定它们的确切位置或分布，但提供了这些发射体的平均局部密度的测量。由于发射体的离散性，通量和核组成预计将显示出统计变化之上的系综波动，即“宇宙方差”。由于在宇宙辐射背景中传播距离有限，这种效应对于能量最高的宇宙射线最强，因此是局部现象。对于宇宙射线发射模型的统计分析，重要的是量化这种差异的可能水平。在本文中，我们提出了一个完全解析的方法，描述的变化的通量和核成分的本地源密度。我们强调，建议未来的空间为基础的天文台与曝光O（10^6 km^2 sr年）将获得灵敏度，以观察这些光谱波动的宇宙射线能量谱在地球上相对于整体的幂律拟合。
2013-02-11 astro-ph.HE
Nearby supernova remnants and the cosmic-ray spectral hardening at high energies
CREAM、TRACER和ATIC实验最近对几个核物种的宇宙射线谱的测量表明，在TeV能量下幂律谱指数发生了变化。可能的解释包括宇宙射线的非线性扩散冲击加速，银河系中较高和较低能量下不同的宇宙射线传播特性以及附近源的存在。在本文中，我们表明，如果超新星遗迹是我们银河系中宇宙射线的主要来源，附近遗迹的影响可以负责所观察到的光谱变化。使用的刚性依赖逃逸的宇宙射线从超新星遗迹，我们解释了明显观察到的性质，硬化的氦光谱发生在相对较低的能量相比，质子，光谱硬化不持续超过$\sim (20-30)$ TeV的能量。
2011-12-16 astro-ph.HE
Production of antimatter nuclei in Galactic cosmic rays
宇宙射线（CR）中的反物质核是间接探测暗物质湮灭特征的一种很有前途的工具。然而，在CRs中寻找新的物理信号依赖于我们对天体物理学反物质背景的了解，而这反过来又严重依赖于调节星际介质中反粒子产生和破坏的几个碎裂截面。在这项工作中，我们已经重新评估的天体物理背景的CR反质子，反中子，反氦核在银河系CR使用改进的计算。使用最新的计算，利用最近的加速器数据的生产截面的单个反核子的约束。反氘和反氦核的生产计算使用一个改进的模型的核合并，占反中子和反质子生产的不对称性。我们讨论了横截面引起的不确定性，并表明它们是占主导地位的天体物理起源的其他不确定性相比。
2018-07-27 astro-ph.HE hep-ph
Correlation between Ultra-high Energy Cosmic Rays and Active Galactic Nuclei from Fermi Large Area Telescope
通过对$γ$射线强活动星系核（AGN）位置与超高能宇宙射线（UHECR）到达方向的相关性分析，研究了活动星系核（AGN）是UHECR源的可能性。我们利用第二代Fermi大区域望远镜AGN星表中的$γ$射线强活动星系核和$d\le 100 {\rm Mpc}$，以及Pierre Auger天文台的UHECR观测数据和$E\ge 55 {\rm EeV}$。利用相关角距分布和Kolmogorov-Smirnov检验，将$γ$射线强活动星系核的到达方向分布与观测到的UHECR的到达方向分布进行了比较。我们的结论是，假设的$γ$ -射线响亮AGN的主要来源的UHECR是不利的，除非有一个大的涂抹效应，由于星系际磁场。
2012-09-03 astro-ph.HE
Origin of Spectral Hardening of Secondary Cosmic-Ray Nuclei
讨论了在被星际介质（ISM）或星周介质（CSM）包围的超新星遗迹（SNRs）中，由碳、氮、氧等初级宇宙线核在激波加速后的散射所产生的次级宇宙线核（如锂、铍、硼）的加速和逃逸。我们考虑到CR粒子从SNR冲击中的能量依赖性逃逸，这是由SNR的γ射线观测所支持的，以计算初级和次级CR核逃逸到周围介质中的光谱。我们发现，如果SNR被具有风状密度分布的CSM包围（即，$n_{\rm CSM}\propto r^{-2}$），逃逸次级核的光谱比逃逸初级核的光谱硬，而如果SNR被均匀ISM包围，逃逸次级核的光谱总是比逃逸初级核的光谱软。利用这一结果，我们表明，如果有一个过去的超新星周围的一个密集的风一样的CSM（$\sim 2.5\times 10^{-3}M_{\odot}~{\rm yr}^{-1}$）发生在$\sim 1.6\times 10^5~{\rm yr}$前在$\sim 1.6~{\rm kpc}$的距离，我们可以同时再现光谱硬化的初级和次级CR以上$\sim 200~{\rm GV}$，最近被AMS-02报道。
2021-06-10 astro-ph.HE
Propagation of Ultra-High-Energy Cosmic Ray Nuclei in Cosmic Magnetic Fields and Implications for Anisotropy Measurements
皮埃尔俄歇天文台（PAO）的最新结果表明，能量高于$10^{19}$ eV的超高能宇宙线（UHECR）的成分可能由重核主导。一个重要的问题是，这种UHECR核的到达方向的分布是否可以表现出可观察到的各向异性或与它们的天体物理源对象的位置相关性，尽管通过干预磁场预期的强偏转。为此，我们模拟了UHECR核的传播，包括河外磁场和银河系磁场的模型。假设只有铁核稳定地从具有相等亮度的源注入，并且根据观测到的局部宇宙中的大尺度结构在空间上分布，在PAO迄今公布的事件数量下，如果UHECR源的平均数密度为$n_s >~ 10^{-6}$ Mpc $^{-3}$，并且与$n_s >~ 10^{-5}$ Mpc $^{-3}$在95%误差内与源无交叉相关一致。另一方面，在整个天空中有1000个高于$5.5 \times 10^{19}$ eV的事件，下一代实验可以揭示即使对于$n_s <~ 10^{-3}$ Mpc $^{-3}$也具有超过99%概率的自相关，并且对于$n_s <~ 10^{-4}$ Mpc $^{-3}$具有超过99%概率的与源的交叉相关。此外，我们发现，半人马座A的贡献是需要重现目前观察到的超UHECR在半人马座地区。初级重核在传播过程中产生的次级质子在所有情况下都起着至关重要的作用，如果重核的最大能量足够高，那么在小角度尺度上产生的各向异性应该提供源位置的强烈暗示。
2012-02-13 astro-ph.CO astro-ph.HE
