Cosmic-Ray Proton and Helium Spectra from the First CREAM Flight
利用2004-2005年南极夏季42天的球载宇宙线能量学和质量实验测量了宇宙线质子和氦能谱。高能宇宙射线数据是在平均高度约为38.5公里、平均大气覆盖层约为3.9克厘米$^{-2}$的地方收集的。单个元素被清楚地分离，质子和氦核的电荷分辨率分别为~0.15 e（以电荷单位计）和~0.2 e。在大气层顶部测量的光谱由幂律表示，对于2.5 TeV到250 TeV的质子，光谱指数为-2.66 $\pm$ 0.02;对于630 GeV/核子到63 TeV/核子的氦核，光谱指数为-2.58 $\pm$ 0.02。它们比以前在几十GeV/核子的测量更难。氦通量高于从拟合到较低能量数据的幂律外推所预期的。从2.5 TeV/核子到63 TeV/核子，质子相对于氦核的相对丰度为9.1 $\pm$ 0.5。这个比率比以前在几十GeV/核子的测量值小得多。
2011-02-13 astro-ph.HE
Energy spectra of cosmic-ray nuclei at high energies
我们提出了新的测量宇宙射线（CR）核的能量谱的气球载实验宇宙射线能量学和质量（CREAM）的第二次飞行。该仪器包括不同的粒子探测器，以提供冗余电荷识别和测量高达数百TeV的CR能量。所测得的C，O，Ne，Mg，Si和Fe的单个能谱高达$\sim 10^{14}$ eV。这些主要元素的光谱形状看起来几乎相同，并且它可以在能量上符合$E^{-2.66 \pm 0.04}$幂律。此外，在100-800 GeV/ $n$能量范围内对氮的绝对强度进行了新的测量，其误差比以前的观测结果小，这清楚地表明了在高能量下光谱的硬化。大气层顶部N/O的相对丰度为$0.080 \pm 0.025 $（stat.）$ \pm 0.025 $（系统）在$\sim $ 800 GeV/ $n$，在良好的协议与最近的结果从第一CREAM飞行。
2009-11-10 astro-ph.HE astro-ph.IM
Diffusive Origin of the Cosmic-Ray Spectral Hardening
来自ATIC、CREAM和PAMELA的最新数据表明，100 GeV/核子以上的宇宙线核的能谱随着能量的增加而经历显著的硬化。这种效应不能恢复的CR加速和扩散传播过程的常规描述。使用分析计算，我表明，硬化效应可以是CR扩散性能在银河系的不同区域的空间变化的后果。我讨论的影响，这种情况下的主要CR观测和它的连接与CR物理的开放问题。
2012-10-27 astro-ph.HE
Variance of the Galactic nuclei cosmic ray flux
PAMELA和CREAM实验对宇宙线通量的测量显示出200 GeV和100 TeV之间意想不到的光谱特征。它们可能是由于附近存在年轻的宇宙射线源。这可以在无数模型中进行研究，在这个模型中，宇宙射线从随机分布在银河系中的点状瞬时源扩散。为了检验这一假设，必须计算由于局部源目录而产生的通量，以及与该量相关的误差条。事实证明，这并不像看起来那么简单，因为在计算最一般的统计系综时，标准差是无穷大的。本文的目标是提供一种方法，将误差条与具有明确统计意义的通量测量相关联，并探索基于连续分布的Myriad模型与更常见的源模型之间的关系。为此，我们表明，分位数的通量分布是明确的，即使标准差是无限的。例如，它们可以用来计算68%的置信水平。我们还使用本地源具有已知位置和年龄的事实，以减少在无数模型中绘制随机源的统计集合。我们提出了一种方法来评估有意义的误差条的流量在无数的模型。在这种情况下，我们还讨论了CREAM和PAMELA在质子通量中观察到的光谱特征的状态。
2012-04-27 astro-ph.HE
Energy and Flux Measurements of Ultra-High Energy Cosmic Rays Observed During the First ANITA Flight
南极脉冲瞬变天线（ANITA）实验的第一次飞行记录了宇宙射线引起的空气簇射发射的16个无线电信号。在其中的14次事件中，这种辐射被冰反射。在地磁场中，正电子和电子的偏转对辐射的主要贡献，这些正电子和电子沿着空气簇射的运动方向发射。这些辐射被冰层反射，随后被ANITA实验在36公里的飞行高度探测到。本文估计了14个单粒子事件的能量，发现宇宙线样本的平均能量为2.9EeV。通过模拟ANITA飞行，我们计算了它的超高能宇宙射线暴露。我们第一次估计宇宙射线流量仅来自射电观测。此外，我们发现，蒙特卡罗模拟的ANITA数据集是一致的观察事件的总数和这些事件的性质。
2016-02-08 astro-ph.HE astro-ph.IM
Towards Determining the energy of the UHECRs observed by the ANITA detector
南极脉冲瞬变天线（Antarctic Impulsive Transient Antenna，ANITA）是一个气球载无线电实验，旨在发现超高能宇宙中微子。ANITA探测器已经完成了一个原型和两次在南极大陆上空的全尺寸飞行。在第一次全尺寸飞行期间观测到了两次直接和14次反射的超高能宇宙射线事件，在第二次飞行中观测到了其他几次事件。我们提出了一个蒙特卡罗技术和分析开发，以确定从ANITA数据的初级宇宙线粒子的能量。
2013-03-09 astro-ph.HE astro-ph.IM
Origin of the Cosmic Ray Spectral Hardening
来自ATIC、CREAM和PAMELA的最新数据表明，质子和原子核的宇宙射线能谱在每个核子能量超过100 GeV时表现出显著的硬化。我们认为，硬化是一种星际传播效应，起源于宇宙射线输运性质在银河系不同区域的空间变化。关键的假设是，扩散系数是不能分离成能量和空间变量通常假设。在这种情况下，我们可以很好地再现观测数据。我们的模型有几个宇宙射线加速/传播物理的影响，并可以通过正在进行的实验，如阿尔法磁谱仪或费米/LAT进行测试。
2012-05-26 astro-ph.HE
The shape of the cosmic ray proton spectrum
最近对能量范围为$10^2$-$10^5$ ~GeV的宇宙线质子的观测表明，该谱不能用简单的幂律来描述。磁谱仪PAMELA和AMS 02首先观测到的几百~GeV能量附近的光谱硬化，现在已经被几个量热计探测器（ATIC、CREAM、CALET、NUCLEON和DAMPE）证实。这些新的测量达到了更高的能量，并表明硬化对应于光谱指数的一个更大的台阶，而不是由磁光谱仪估计的。在更高的能量下（CREAM、NUCLEON和DAMPE）的数据表明，质子能谱在$E \approx 10^4$ ~GeV处发生了明显的软化。了解这些意想不到的光谱特征的起源是对银河系宇宙射线模型的重大挑战。一个重要的悬而未决的问题是，是否有额外的功能之间的质子谱软化和“膝盖”。广泛的空气簇射探测器，使用展开程序，需要在大气中的宇宙射线簇射建模，估计质子通量低于和周围的膝盖（在$E \simeq 3$ ~PeV）。然而，这些结果有很大的系统不确定性，并且彼此之间的一致性很差。最近由IceTop/IceCube提出的PeV能量范围内的测量表明，质子通量高于假设恒定斜率计算的直接测量的外推，因此需要在膝盖以下存在额外的光谱硬化。这一点的澄清是非常重要的银河宇宙射线的起源的理解，也是必不可少的精确计算的能量范围内（$E \gtrsim 10$ ~TeV）的大气中微子的光谱，它们构成了新兴的天体物理$ν$信号的前景。
2019-11-04 astro-ph.HE
Cosmic ray spectral hardening due to dispersion of source injection spectra
用ATIC、CREAM和PAMELA测量的宇宙线（CR）能谱表明，在几百GV的硬度下有显著的硬化。我们提出，这种硬化是由于叠加的频谱从人口的来源，例如，超新星遗迹（SNRs），其注入光谱指数具有色散。采用适当的模型参数，可以很好地解释观测资料。有趣的是，注入源参数与SNR的γ射线观测结果相似，这可能支持CR的SNR起源。此外，这一机制提供了另一种解释的“踝截止”结构的超高能CR光谱。
2011-09-01 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
Testing the Origin of High-Energy Cosmic Rays
最近由ATIC-2、CREAM和PAMELA对宇宙射线（CR）质子和原子核进行的精确测量揭示：a）CR物质的光谱在每核子几百GeV以上出现了意想不到的光谱硬化，b）He的光谱比质子更硬，c）CR光谱在破缺能以下软化。这些新发现的特征可能为观察到的高能银河系CRs的起源提供线索。我们讨论了这些光谱特征的可能解释，并在不同的唯象情景中对次级CR通量和次级与初级比率、CR的各向异性和弥漫银河系γ射线发射进行了预测。我们的预测可以通过目前正在进行的或不久的将来的高能天体物理学实验来检验。
2012-05-15 astro-ph.HE
Constraints on the ultra-high energy cosmic neutrino flux from the fourth flight of ANITA
美国宇航局长时间气球有效载荷ANITA（ANITA）在28天的飞行时间后于2016年12月完成了第四次飞行。ANITA对极冰中超高能中微子相互作用产生的脉冲宽带无线电发射（Askaryan发射）敏感。我们提出了两个独立的盲分析的结果，从ANITA的第四次飞行的数据中搜索来自Askaryan发射的信号。更灵敏的分析具有更好的预期限度，背景估计值为$0.64^{+0.69}_{-0.45}$，分析效率为$82\pm2\%$。第二次分析的背景估计值为$0.34^{+0.66}_{-0.16}$，分析效率为$71\pm6\%$。每次分析在信号区域发现一个事件，与每次分析的背景估计一致。由此产生的极限进一步收紧了对能量高于$10^{19.5}$ eV的超高能中微子扩散通量的约束。
2019-02-11 astro-ph.HE astro-ph.IM
Astrophysical Uncertainties in the Cosmic Ray Electron and Positron Spectrum From Annihilating Dark Matter
近年来，为了研究GeV到TeV能量的宇宙射线，进行了许多实验。从间接暗物质探测的角度来看，这是一个特别有趣的机制。然而，要从宇宙射线测量中得出关于暗物质的可靠结论，首先必须了解宇宙射线通过银河系磁场和辐射场的传播。在本文中，我们约束的宇宙线传播模型的特点，通过比较与观测输入，包括最近的数据从CREAM实验，并使用这些约束条件来估计相应的不确定性的宇宙线电子和正电子的光谱中的暗物质粒子湮灭在银河系的晕。
2009-04-15 astro-ph.CO astro-ph.HE
Measurements of cosmic-ray proton and helium spectra from the BESS-Polar long-duration balloon flights over Antarctica
2004年12月和2007年12月，地球同步辐射谱仪-极地协作组在南极上空进行了两次长时间气球飞行，测量了宇宙射线质子和氦的能谱，太阳调制的水平大不相同。质子和氦谱探测了星系中宇宙射线的起源和传播历史，对于计算宇宙射线反质子、正电子和电子的预期光谱以及大气μ子和中微子的计算都是必不可少的。我们报告的绝对光谱在大气顶部的宇宙射线质子的动能范围为0.2-160 GeV和氦核0.15-80 GeV/核子。相应的磁刚度范围为0.6-160 GV的质子和1.1-160 GV的氦。这些光谱与以前BESS飞行和ATIC-2，PAMELA和AMS-02的测量结果进行了比较。我们还报告了质子和氦通量从1.1 GV到160 GV的比率，并与PAMELA和AMS-02的比率进行比较。
2016-08-30 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.ins-det
First operation of LArTPC in the stratosphere as an engineering GRAMS balloon flight (eGRAMS)
本研究通过2023年eGRAMS气球飞行实验，首次在28.9公里平流层成功运行LArTPC并收集约50万条宇宙射线事件，验证了高空环境运行的可行性，为未来GRAMS任务及暗物质与MeV伽马射线研究奠定基础。
2024-11-26 astro-ph.HE astro-ph.IM
Observational Constraints on the Ultra-high Energy Cosmic Neutrino Flux from the Second Flight of the ANITA Experiment
2009年1月，南极脉冲瞬变天线（ANITA）完成了第二次长时间气球飞行，在南极上空飞行了31天（28.5天）。ANITA搜索200至1200 MHz的脉冲相干无线电切伦科夫发射，这些发射来自南极冰内超高能中微子诱导级联中的Askaryan电荷过剩。这次飞行在有效载荷灵敏度、效率和更深冰层上的飞行轨迹方面比第一次飞行有了重大改进。对来自地面和地下位置的飞行中校准脉冲的分析验证了预期的灵敏度。在盲法分析中，我们发现2个存活事件的背景，主要是人为的，0.97 ± 0.42个事件。我们设定了迄今为止最强的极限为1-1000 EeV宇宙中微子，不包括目前的几个宇宙成因中微子模型。
2010-05-19 astro-ph.HE
Cosmic Rays Induced Background Radiation on Board of Commercial Flights
这项工作的目的是确定商用飞机沿特定飞行轨迹所受宇宙辐射的总积分通量。为了研究飞行过程中的辐射背景及其受高度、纬度、曝光时间和瞬态磁层事件等影响的调制，我们进行了基于Magnetocomics和CORSIKA代码的模拟，前者旨在计算地磁对宇宙射线传播的影响，后者允许我们模拟大气中扩展的空气簇射的发展。在这第一项工作中，通过考虑从5 GeV到1 PeV的宇宙射线的总通量，我们获得了预期的二次粒子在波哥大-布宜诺斯艾利斯旅行期间的商业飞机上的积分通量的点到点数值积分。
2015-03-20 astro-ph.HE physics.space-ph
Fine structure in the cosmic ray spectrum: Further analysis and the next step
分析了宇宙射线能谱的精细结构：目前观测的新方面及其解释和下一步。有人认为，在$\simeq 5PeV$的膝盖处的氦“峰”的强度的小于约10%是由于除了单个源之外的仅仅几个源（SNR）。通过对PAMELA、CREAM和ATIC实验的联合分析，证实了在质子和氦核的刚性谱中具有最大曲率约为200 GV的明显不稳定性。重核的光谱在几百GeV/核子处也显示出“脚踝”形式的显著结构。可能的机制进行了讨论。寻找“脉冲星峰值”尚未证明是成功的。
2011-11-14 astro-ph.GA astro-ph.HE
Erratum: Observational Constraints on the Ultra-high Energy Cosmic Neutrino Flux from the Second Flight of the ANITA Experiment
这是我们在Physical Review D82：022004，2010中的论文的勘误表，对应于预印本：arXiv：1003.2961。
2010-11-23 astro-ph.HE
Revisiting the hardening of the cosmic-ray energy spectrum at TeV energies
通过ATIC、CREAM和PAMELA等实验对宇宙射线的测量表明，宇宙射线能谱在TeV能量处硬化。在我们最近的工作中（Escherdam & Hörandel 2012a），我们表明硬化可能是由于附近超新星遗迹的影响。我们展示了质子和氦的情况。在本文中，我们提出了一个改进的和详细的版本，我们以前的工作，并扩展我们的研究更重的宇宙射线物种，如硼，碳，氧，铁核。与我们以前的研究不同，本工作涉及背景宇宙射线的详细计算，并遵循一致的处理宇宙射线源参数之间的背景和附近的组件。此外，我们还提出了一个详细的比较，我们的结果的次级到初级的比率，次级光谱，和扩散伽马射线光谱与预期的结果从其他现有的模型，这可以检查未来的测量在高能量。
2013-08-05 astro-ph.GA astro-ph.HE
Rigidity dependence of cosmic ray escape length in the Galaxy obtained from a comparison of proton and iron spectra in the range 3-3000 GV
简单的漏盒模型的宇宙射线在银河系中的传播是相当适合于处理数据的宇宙射线核的能量谱和成分在E？1 GeV [1，2]。在漏盒模型中，宇宙线在银河系中传播的全部信息被压缩成单个参数--逃逸长度，表征宇宙射线从源到地球的物质的平均克数。本文分析了过去收集的质子和铁宇宙线谱的世界数据（HEAO，CRN等）。和最近的一系列电子实验（ATIC，CREAM，MS，BESS，Tracer等）。并且从测量的质子/铁比的刚性依赖性获得逃逸长度的刚性依赖性，R（R）= R^（-0.47 \pm -0.03）。这与用标准方法估算的次生/初生核比值相当吻合。但在R > 300 GV时，γ（R）的行为发生了明显的变化，这可以（解释的变体）指出宇宙线源中质子/铁比的变化。
2010-12-13 astro-ph.HE
TeV cosmic-ray proton and helium spectra in the myriad model
最近对宇宙射线质子和氦谱的测量表明，在几百GeV以上有一个硬化。在银河宇宙射线产生和传播的传统模型框架内，这种过剩是很难理解的。我们建议在这里解释这种异常的存在的本地源（无数的模型）。宇宙线的传播被描述为一个扩散过程中发生的两区磁晕。我们计算的质子和氦通量在地球之间的50 GeV和100 TeV。改进了类似的分析，我们一贯得到这些通量考虑到本地和远程源，其中一个独特的注入率是假设。我们发现宇宙线传播参数兼容的B/C测量和质子和氦光谱显着同意PAMELA和CREAM测量超过四十年的能量。
2013-09-30 astro-ph.GA astro-ph.HE
Spectra of Cosmic Ray Protons and Helium Produced in Supernova Remnants
在ATIC-2（高级薄电离量热计）、CREAM（宇宙射线能量学和质量）和PAMELA（反物质探测和轻核天体物理学有效载荷）实验中获得的数据表明，膝盖以下几倍于$10^{6}$ GeV的宇宙射线的元素星际光谱不是简单的幂律，但它们在磁刚度高于约240 GV时经历硬化。另一个基本特征是质子和氦能谱之间的差异，使得He/p比在从$10^{2}$到$10^{4}$ GV的能量范围内增加超过50%。我们认为超新星遗迹（SNR）中扩散激波加速的非线性性质所导致的粒子谱硬化是观测到的谱硬化的一个可能原因。氦质子比随能量的增加可以解释为宇宙线加速的结果，在信噪比的正向和反向冲击。被反向冲击加速的粒子的贡献使得产生的整个宇宙射线谱的重叠更加明显。计算了在SNR中加速并释放到星际介质中的质子和氦核的能谱。导出的稳态星际光谱与观测结果相当吻合。
2012-12-03 astro-ph.HE
Indication of nearby source signatures of cosmic rays from energy spectra and anisotropies
银河系宇宙射线（GCR）的起源在发现一个多世纪后仍然是一个谜。带电粒子在湍流的银河系磁场中的扩散传播使我们无法追溯到它们的加速点。然而，附近的GCR源可能会在本地测量的能量谱和到达方向的各向异性上留下印记。在这项工作中，我们提出了一个简单而自然的描述GCR的生产和传播，在一个两区盘晕扩散的情况下，与附近的源，了解最新的精确测量的能谱和各向异性的GCR。我们发现，在CREAM测量的质子和氦核的能谱以及各种实验检测到的大尺度各向异性中，都出现了一个共同的能量标度$\sim100$ TeV。这些结果表明，一个或多个本地源是非常有可能的重要贡献者GCR低于$100$ TeV。该研究为通过光谱和各向异性测量的联合努力来识别GCR源提供了一种探索。
2019-10-20 astro-ph.HE
Cosmic Ray Helium Hardening
CREAM和ATIC-2实验的最新观测表明：（1）在10^15 eV以下，宇宙线氦的谱比宇宙线质子的谱硬;（2）在10^11 eV/n以上，所有宇宙线氦的谱都变得硬。我们提出了一个新的图片，更高的能量CR产生在更多的氦丰富的区域来解释硬化（1）没有引入不同的CR氦源。在~100 TeV的氦质子比超过了大爆炸丰度Y=0.25的数倍，并且在扩散激波加速理论中没有再现不同的光谱。我们认为，CR产生于化学富集区，如超级气泡，和向外减少的丰度自然导致硬光谱的CR氦，如果CR逃脱超新星遗迹（SNR）的冲击，在能量依赖的方式。我们提供了一个简单的分析谱，它也很好地拟合了硬化（2），因为在~ 10^6 K的热超泡中，马赫数在减小。我们的模型预测硬和凹光谱较重的CR元素。
2011-01-21 astro-ph.HE
Discrepant hardening observed in cosmic-ray elemental spectra
气球载宇宙射线能量学和质量（CREAM）实验从南极洲发射了五次，在99.5%的大气层以上累计飞行时间约为156天。该仪器配置有互补和冗余的粒子探测器，旨在将宇宙射线成分的直接测量扩展到气球飞行中实际使用的最高能量。从质子到铁核的所有元素都以出色的电荷分辨率分离。在这里，我们报告的结果从头两个飞行的~70天，这表明硬化的元素光谱以上~200 GeV/核子和两个最丰富的物种，质子和氦核之间的光谱差异。这些结果挑战了宇宙射线光谱是简单的幂律低于所谓的膝盖在~1015 eV的观点。这种不一致的硬化可能是由相对较近的源引起的，也可能是由宇宙射线与加速激波相互作用引起的光谱畸变。还应调查其他可能的解释。
2010-04-07 astro-ph.HE
EUSO-SPB2 Fluorescence Telescope in-flight performance and preliminary results
本研究介绍了EUSO-SPB2任务中荧光望远镜的构造、预期性能与飞行情况，虽因飞行缩短未实现亚轨道紫外荧光测UHECRs的目标，但为后续POEMMA等卫星任务提供了基础。
2023-08-25 astro-ph.HE astro-ph.IM
Measurement of the cosmic-ray antiproton spectrum at solar minimum with a long-duration balloon flight over Antarctica
2007年12月和2008年1月，利用BESS-Polar II探测器在太阳活动极小期附近对南极上空进行长时间飞行，测量了0.17 - 3.5 GeV宇宙线反质子的能谱。这与次级反质子的计算结果有很好的一致性。通过比较测量和计算的反质子谱，研究了宇宙学上的原初反质子。BESS-Polar II的数据显示，没有证据表明原始黑洞蒸发产生了初级反质子。
2011-12-10 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Cosmic-ray spectral anomaly at GeV-TeV energies as due to re-acceleration by weak shocks in the Galaxy
最近的宇宙射线测量的ATIC，CREAM和PAMELA实验发现了一个明显的硬化的能谱在TeV的能量。虽然硬化的起源还不清楚，但可能的解释包括宇宙射线源光谱的硬化，银河系中宇宙射线传播特性的变化以及附近源的影响。在这篇文章中，我们提出光谱异常可能是银河系中弱激波对宇宙射线的再加速效应。宇宙射线在被强烈的超新星残余激波加速后，在银河系中进行扩散传播。在传播过程中，宇宙射线可能会再次遇到膨胀的超新星遗迹冲击波，并被重新加速。由于老超新星遗迹的体积较大，遇到老超新星遗迹的概率预计会比年轻超新星遗迹大，预计再加速主要是由较弱的冲击产生的。由于较弱的冲击产生较软的粒子谱，因此产生的再加速分量将具有比强冲击产生的初始宇宙射线源谱更陡的谱。对于一组合理的模型参数，它示出，这种再加速组件可以占主导地位的GeV的能量区域，而非再加速组件占主导地位，在更高的能量，解释所观察到的GeV-TeV的光谱异常。
2013-08-06 astro-ph.HE
Impact of the spectral hardening of TeV cosmic rays on the prediction of the secondary positron flux
PAMELA卫星测量到的宇宙射线正电子分数的上升可能是由于地球周围kpc尺度上存在正电子的天体物理源，例如双星。然而，从正电子数据中评估这些源的性质需要对宇宙射线与星际气体相互作用产生的次级正电子成分有很好的了解。在本文中，我们调查的光谱硬化的宇宙射线质子和氦通量最近报告的ATIC 2和CREAM气球实验，二次正电子通量的预测的影响。我们发现，这种影响是不可忽略的，导致二次正电子通量的增加高达$\sim$ 60%以上的$\sim$ 100 GeV。我们提供了拟合公式，允许直接利用我们的结果，这可以帮助导出一个人最喜欢的主要正电子源，如电子或暗物质的约束。
2011-05-12 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Cosmic ray signatures of a 2-3 Myr old local supernova
2-3百万年前在地球上沉积了$^{60}$ Fe同位素的超新星爆炸也应该产生了宇宙射线，这有助于当地观测到的宇宙射线通量。我们表明，这种“本地源”的贡献解释了“异常”观察到的正电子和反质子通量，并解释了为什么他们的光谱形状与质子通量一致。与此同时，这个本地源组件占宇宙射线核的光谱的斜率的差异，作为结果的“本地”和不同的CR核的平均组件的相对重要性略有不同。这样一个原子核光谱的“局部超新星”模型可以通过硼-碳原子的能量依赖性的联合测量来检验。（初级到次级宇宙射线）比率和反质子光谱：虽然反质子谱被预测为近似以幂律扩展到TeV范围而没有任何软化破裂，预期B/C比在30-300 GeV范围内在由所观察到的正电子过量所固定的水平上显示“平台”。我们讨论了这样一个平台的可观测性与专门的实验测量的宇宙射线成分在10 TeV的能量范围内（NUCLEON，ISS-CREAM）。
2018-02-26 astro-ph.HE
Analysis of above-the-limb Cosmic Rays for EUSO-SPB2
本文分析EUSO-SPB2的切伦科夫望远镜测量地球地平线以上宇宙射线的能力，利用EASCherSim模拟更新事件率估计，考虑触发效率、稀薄大气中簇射纵向发展和磁场建模改进，并与初步飞行数据比较。
2023-10-10 astro-ph.HE astro-ph.IM
Concept and Analysis of a Satellite for Space-based Radio Detection of Ultra-high Energy Cosmic Rays
我们提出了一个超高能宇宙射线（UHECR）的在轨无线电探测的概念，它有可能提供每年约100个事件的收集率超过10 ^20 eV的能量。天气宽带轨道无线电探测器（SWORD）任务在这些能量下的高事件统计数据与星载天线阵列的指向能力相结合，可以使带电粒子天文学成为可能。探测器的概念是基于ANITA的成功探测UHECR，其中由扩展的空气簇射产生的地球同步辐射无线电信号被地球表面反射并在飞行中被探测到。
2013-02-06 astro-ph.HE astro-ph.IM
Observation of an Unusual Upward-going Cosmic-ray-like Event in the Third Flight of ANITA
我们报告一个向上旅行，无线电探测到的宇宙射线脉冲事件的特点密切匹配广泛的空气淋浴。这一事件是在美国宇航局赞助的长时间气球有效载荷南极脉冲瞬态天线（ANITA）的第三次飞行中观察到的，与前一次飞行中报告的类似事件一致。这些事件可能是由$ν_τ$相互作用产生的向上传播的$τ$ -轻子的大气衰变产生的，尽管它们相对陡峭的到达角与标准模型（SM）中微子截面产生了张力。两个事件中的每一个都有$\lesssim 10^{-2}$事件的$a~posteriori$背景估计值。如果这些是由$τ$ -轻子衰变产生的，那么要么是带电电流$ν_τ$截面在EeV能量下受到抑制，要么是在瞬态中微子源的峰值通量远大于典型的宇宙成因背景中微子时发生的事件。
2018-03-14 astro-ph.HE
The precision measurements of the spectra of cosmic ray nuclei and leptons in recent years have revealed the existence of multiple features, such as the spectral break at $\sim 300$ GV rigidity seen by PAMELA and AMS-02 and more recently confirmed by DAMPE and CALET, the softening in the spectra of H and He nuclei at $\sim 10$ TV reported by DAMPE, confirming previous hints by NUCLEON and CREAM, a tiny change of slope at $\sim 40$ GeV in the electron spectrum, revealed by AMS-02, and the large spectral break at $\sim$ TeV reported by indirect (HESS, MAGIC and VERITAS) and direct (DAMPE, CALET)…
2021-12-07 astro-ph.HE
Recently the AMS-02 reported the precise measurements of the energy spectra of medium-mass compositions (Neon, Magnesium, Silicon) of primary cosmic rays, which reveal different properties from those of light compositions (Helium, Carbon, Oxygen). Here we propose a nearby source scenario, together with the background source contribution, to explain the newly measured spectra of cosmic ray Ne, Mg, Si, and particularly their differences from that of He, C, O. Their differences at high energies can be naturally accounted for by the element abundance of the nearby source. Specifically, the abundan…
2020-08-25 astro-ph.HE
Instrument simulation for the analysis of cosmic ray electron with the Fermi LAT
费米LAT合作已经建立了一个详细的蒙特卡罗模拟，以表征仪器的响应和调整其性能。仿真代码是建立在广泛使用的GEANT4工具包，并仔细验证对梁测试和飞行数据。这张海报展示了如何使用完整的LAT模拟来开发宇宙射线电子（\emph{CRE}）分析的事件选择，以优化仪器性能。特别地，我们将详细地展示几何因子和剩余强子污染的确定。非常精确的MC模拟被证明是控制费米LAT测量的CRE谱的系统不确定性的基础。
2009-07-02 astro-ph.HE astro-ph.IM
The Extreme Universe Observatory on a Super-Pressure Balloon II: Mission, Payload, and Flight
本文介绍 EUSO-SPB2 探路者任务，旨在验证空间观测 UHECR 荧光和 PeV 宇宙线切伦科夫光技术，虽飞行短暂，仍成功调试仪器并记录候选事件。
2025-05-27 astro-ph.HE astro-ph.IM
Search for Cosmic-Ray Antiparticles with Balloon-borne Experiments
本文讨论了利用PEBS探测器测量反粒子通量的前景。该项目预计将在地球的一个极点进行长时间的气球飞行，高度为40公里。提出了飞行在两极的天空覆盖范围。此外，在两极（小刚性截止）的宇宙射线测量给出了研究太阳调制效应的可能性下降到约0.1 GeV的能量。此外，大气中宇宙射线相互作用产生的系统效应也很重要。这些影响进行了研究与行星宇宙学模拟软件的基础上GEANT 4的能量范围为0.1 - 1000 GeV。
2009-09-15 astro-ph.EP 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
Gamma-ray and neutrino diffuse emissions of the Galaxy above the TeV
正如最近所示，费米-LAT测量弥漫的伽马射线发射的银河系有利于存在一个平滑的软化在初级宇宙射线谱与银河系的距离增加。这一结果可以解释的扩散系数的空间依赖性的刚度缩放。DRAGON代码被用来建立一个模型的基础上，这样的功能。该方案正确地再现了最新的费米-LAT结果以及PAMELA，AMS-02和CREAM的局部宇宙射线测量结果。在这里，我们表明，该模型，如果外推在更大的能量，把握两个伽玛射线通量测量MILAGRO在15 TeV和H.E.S.S.数据从银河山脊，假设宇宙射线光谱硬化发现的实验在约250 GeV/n是目前在整个内银河平面区域。此外，我们表明，该模型还预测中微子发射，这可能占一个重要的部分，以及正确的光谱形状，由冰立方测量的天体物理通量超过25 TeV。
2015-07-28 astro-ph.HE
Cosmic rays: the spectrum and chemical composition from $10^{10}$ to $10^{20}$ eV
宇宙中高能粒子的产生仍然是现代科学的重大谜团之一。天体物理源的加速机制以及通过银河系和河外介质传播的细节仍有待确定。近年来，通过使用不同技术的几次实验，在\energy{10}至\energyEV{20.5}的能量范围内高精度地测量了宇宙线通量。在某些能量范围内，可以确定单个元素的通量（氢到铁核）。本文探讨了一个天体物理的情况下，只有我们的银河系和无线电星系岑A产生的所有粒子在地球上测量的能量范围从\energy{10}到\energyEV{20.5}。考虑了AMS-02、CREAM、KASCADE、KASCADE-Grande和Pierre Auger天文台的数据。这里开发的模型是能够描述的总的和单个粒子通量的所有实验考虑。结果表明，这里所使用的理论是能够描述从空间为基础的地面测量的平滑过渡。在该模型框架内还探讨了由KASCADE和KASCADE-Grande测定的各元素的通量以及由\energyEV{18}上方的Pierre Auger天文台测定的质量灵敏度参数\xmax。仔细分析了从\energy{16}到\energyEV{18}的转换。它表明，在这个能量范围内测量的数据表明，存在一个额外的宇宙射线尚未了解的组成部分。
2015-02-01 astro-ph.HE
On the knee of Galactic cosmic rays in light of sub-TeV spectral hardenings
在宇宙射线谱中发现膝关节50多年后，它的物理起源仍然是一个谜。这部分是由于单个成分的能谱的模糊性。最近，直接测量从几个气球/卫星携带的探测器发现显着的光谱硬化的宇宙射线核在几百个GV的刚度。对宇宙射线光谱的直接和间接测量进行联合建模可能有助于理解实验系统学，可能还有助于理解膝盖的物理学。在这项工作中，我们更新的现象学“多性腺”模型的膝盖，包括光谱硬化，与变化的光谱指数$γ+ β\cdot \log E$相对于能量。我们发现，有一些直接和间接测量之间的张力。具体来说，硬光谱的CREAM建议一个相对较低的能量截止的膝盖周围的个人宇宙射线光谱，这是不一致的轻组分光谱的空气淋浴测量。此外，AS $γ$ /ARGO-YBJ/WFCTA/KASCADE的轻组分数据与全粒子谱一致。我们期望通过运行空间探测器（如CALET和DAMPE）和地面实验（如LHAASO）对TeV能量及更高能量的单个成分的宇宙射线谱进行更精确的测量，最终将解决这些差异。最后，作为一个例子，我们证明了在双晕模型下的空间相关扩散能够重现这种“修改的多性腺”模型的结果。
2018-07-03 astro-ph.HE hep-ph
"Discrepant hardenings" in cosmic ray spectra: a first estimate of the effects on secondary antiproton and diffuse gamma-ray yields
CREAM最近的数据似乎证实了早期的建议，即初级宇宙线（CR）光谱在几TeV/核子比在10-100 GeV范围内更难。此外，氦和更重的原子核光谱出现系统硬比质子通量在相应的能量。我们在这里注意到，如果测量反映的星际通量（相对于本地的影响）的内在功能，预计在sub-TeV范围内的次级产额，如反质子和弥漫的伽马射线的可观的修改。目前，对这些特征的起源的无知代表了天体物理参数提取以及间接暗物质搜索的背景估计中的系统误差。我们发现，光谱的修改是明显的100 GeV以上，并可以负责~30%的影响，反质子的能量接近1 TeV或伽马的能量接近300 GeV，相比目前考虑的预测的基础上简单的外推输入通量从低能量的数据。或者，如果该特征来自本地源，则不相关的光谱变化可能会出现在反质子和高能伽马射线中，后者可能依赖于视线。
2011-01-19 astro-ph.HE hep-ph
Galactic Neutrinos in the TeV to PeV Range
我们研究了银河系源对冰立方合作组织最近观测到的天体物理中微子通量的贡献。我们表明，在银河系中的均匀和各向同性的宇宙射线扩散的最简单的模型中，银河系的扩散中微子发射与$γ$射线（费米-LAT）和宇宙射线数据（KASCADE，KASCADE-Grande和CREAM）相一致，预计将仅占$4\%-8\%$的冰立方流量超过60 TeV。从源中的宇宙射线-气体（$pp$）相互作用中直接发射中微子需要一个异常大的平均不透明度大于0.01。另一方面，我们发现冰立方事件已经通过事件到达方向的分布来探测银河系中微子场景。基于后者，我们表明，大多数银河系的情况下，只能有一个有限的贡献的天体物理信号：银河系的扩散发射（$\lesssim50\%$），中微子源的准扩散发射（$\lesssim65\%$），从费米泡的扩展扩散发射（$\lesssim25\%$）或身份不明的TeV $γ$射线源（$\lesssim25\%$）。这里讨论的论点，目前，暗物质衰变不受约束。
2016-02-04 astro-ph.HE hep-ph
Charged Cosmic Rays: a Review of Balloon and Space Borne Measurements
本文简要地评述了目前有关宇宙线带电轻子的实验数据，包括正电子分数、电子和正电子能谱以及电子+正电子的测量结果。PAMELA和AMS-02对正电子能谱的精确测量及其与电子能谱的显著差异引发了一些理论推测。为了区分不同的解释的“正电子异常”，一个主要的步骤是需要实现一个准确的直接测量的形状的包容性电子光谱超过1 TeV。介绍了已在轨道上的仪器和最近发射的CALET和DAMPE飞行任务沿这一方向正在进行的努力。一个具有挑战性的实验方案，在一个单一的幂律谱的标准范例的差异，出现了宇宙射线带电强子后，发现在200至300 GV的区域（CREAM，PAMELA，AMS-02）和观察到的锂谱中的一个可能的突破质子和他的刚性谱的不一致硬化AMS-02。另一个难题来自于明显违反谱指数的普遍性，即He和质子谱在~100 GV以上逐渐硬化，具有类似的刚性依赖性，但He谱比质子谱硬。次级与初级比和同位素通量比提供了对传播机制微妙性的洞察，并测试了星系中宇宙射线加速和传播模型的内在一致性。关于比铁重的原子核丰度的重要补充信息来自SuperTIGER等专用球载仪器或L1处的ACE等天基飞行任务，这些飞行任务首次测量了初级“宇宙射线钟”。本文件最后对今后的访问作了简要概述。
2017-04-02 astro-ph.HE
Lévy Flights and Leaky Boxes: Anomalous Diffusion of Cosmic Rays
本文通过蒙特卡洛模拟证明，宇宙射线在有限星系中的反常扩散（超扩散和次扩散）是瞬态现象，最终会因截断而收敛到高斯统计，并提出了替代的稳健诊断度量。
2025-03-13 astro-ph.GA astro-ph.HE
The General Antiparticle Spectrometer (GAPS) is an upcoming balloon mission to measure low-energy cosmic-ray antinuclei during at least three ~35-day Antarctic flights. With its large geometric acceptance and novel exotic atom-based particle identification, GAPS will detect ~500 cosmic antiprotons per flight and produce a precision cosmic antiproton spectrum in the kinetic energy range of ~0.07-0.21 GeV/n at the top of the atmosphere. With these high statistics extending to lower energies than any previous experiment, and with complementary sources of experimental uncertainty compared to tradi…
2022-11-05 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.ins-det
Unified interpretation of cosmic-ray nuclei and antiproton recent measurements
我们使用我们的数字代码，龙，研究我们的知识在银河系中的宇宙射线核的传播特性的最新数据的影响。我们发现，B/C（以及N/O和C/O）的数据，包括最近采取的CREAM，和${\bar p}/p$的数据，特别是包括最近的PAMELA结果，可以始终适合在一个独特的扩散再加速模型。要求轻核和$\bar p$数据在实验不确定性范围内一致地再现，这对主要传播参数有很大的限制。特别是，我们发现的扩散系数谱指数的允许范围是$0.3 < δ< 0.6$在95%的置信水平和Kraichnan型扩散有利于相对于Kolmogorov。虽然需要一定量的再加速，但核和反质子数据的联合分析只允许有限范围的阿尔文速度值（$10 \simleq v_A \simleq 20 \km \s^{-1}$），我们在这里首次执行。如果不使用反质子数据来约束传播参数，则允许使用更大的模型集。在这种情况下，我们确定了在95%C. L.的情况下，在仍然拟合轻核数据的情况下，相关参数的哪些组合使反质子通量最大和最小。这些模型可以用来约束可能的额外反质子成分产生的天体物理或外来源（例如暗物质湮灭或衰变）。
2010-08-06 astro-ph.HE
A Combined Interpretation of CR Nuclei and Antiproton High Energy Measurements
在过去的几个月里，几个气球和卫星实验大大提高了我们对高能宇宙射线（CR）光谱的认识。特别是CREAM允许测量B/C，C/O和N/O高达1 TeV和PAMELA的反p/p比高达100 GeV，具有前所未有的准确性。这些测量提供了一个有价值的探针CR传播特性。我们进行了统计分析，以测试这些结果以及其他最重要的实验数据与新的数值CR扩散软件包（Dragon）的预测的兼容性。我们发现，1 GeV以上的所有数据是一致的扩散情况下，在一个定义良好的范围内的扩散系数，能量，功率指数和归一化的值。
2009-09-25 astro-ph.HE
The boron-to-carbon abundance ratio and Galactic propagation of cosmic radiation
在2003年和2006年的两次长时间气球飞行中，TRACER宇宙射线探测器测量了从硼（Z = 5）到铁（Z = 26）到非常高能量的宇宙射线核的能谱和绝对强度。特别是，第二次飞行导致了次级硼核能谱的结果，以及相对于较重的初级母核的硼丰度的结果，通常被量化为“B/C丰度比”。这个比率的能量依赖性，现在可高达约2 TeV每amu，提供了一个测量宇宙射线通过银河系传播的能量依赖性，以及宇宙射线源能谱的形状。我们使用漏盒近似的宇宙射线传播的TRACER和其他测量的结果的基础上获得的相关参数的约束。该分析表明，源能量谱是能量E^{-α}的相对软的幂律，谱指数α= 2.37 \pm 0.12，并且传播路径长度Λ（E）由指数δ= 0.53 \pm 0.06的能量幂律描述，但是可以假定在高能量处恒定的剩余值Λ_0。Λ_0的值没有很好的限制，但应小于约0.8 g cm^{-2}。最后，我们比较了扩散再加速模型的数值解的数据，这也表明软源谱。
2012-04-27 astro-ph.HE
Light Nuclei and Isotope Abundances in Cosmic Rays. Results from AMS-01
对轻宇宙射线核的化学和同位素组成的观测可以用来约束银河系中宇宙射线传输和相互作用的天体物理模型。AMS-01在1998年6月STS-91的10天飞行中观测到近200，000个轻核（Z>2）。利用这些数据，我们测量了轻核Li、Be、B和C在动能为0.35 - 45 GeV/核子范围内的相对丰度。
2012-10-26 astro-ph.HE hep-ex
Diffusive shock acceleration: non-classical model of cosmic ray transport
该研究将扩散激波加速理论推广至非经典输运，考虑Lévy飞行和陷阱，推导出能谱指数公式，统一了正常、次和超扩散情形。
2025-10-07 astro-ph.HE
GAPS - Dark matter search with low-energy cosmic-ray antideuterons and antiprotons
预计GAPS实验将通过一种新的探测方法测量低能宇宙射线反氘和反质子来进行暗物质搜索。它将提供一个新的途径来访问各种不同的暗物质模型和质量从大约10 GeV到1 TeV。理论上预测的由初级宇宙射线次级相互作用产生的反氘核通量是很低的。在标准模型之外，动机良好的理论包含了可行的暗物质候选者，这可能会导致由于暗物质粒子的湮灭或衰变而导致反氘通量的显着增强。这种通量贡献被认为在低能量下特别大，这导致了GAPS的高发现潜力。GAPS低能反质子搜索将提供一些对~ 30 GeV暗物质最严格的限制，将提供银河系长度尺度上原始黑洞蒸发的最佳限制，并探索宇宙射线物理学的新发现空间。GAPS的目的是通过在南极洲高海拔地区进行长时间的气球飞行来实现其目标。探测器本身将由10个Si（Li）固态探测器平面和周围的飞行时间系统组成。反氘和反质子在Si（Li）材料中将被减慢，取代壳层电子并形成激发的奇异原子。原子将被特征X射线跃迁去激发，并将通过形成湮灭π/质子星而结束其生命。这种独特的事件结构将提供几乎无背景的检测可能性。
2015-08-13 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ph
