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 energy spectrum of hadrons in proton air interactions at ultrahigh energies through the fluctuations of the muon content of extensive air showers
我们证明了广泛的空气簇射的μ介子含量的波动与超高能宇宙射线的第一次相互作用的变量的波动相关，这是从维持强子级联的强子所携带的能量的分数计算的。阵雨发展的后续阶段的影响被发现发挥了次主导作用。因此，μ子含量的“从”到"簇射“分布是对超过100 TeV质心能量的相互作用的强子能谱的直接探测。
2018-07-12 astro-ph.HE hep-ph
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。
2012-09-28 astro-ph.HE hep-ph
Extended Air Showers and Muon Interactions
这项工作的目的是报告μ介子相互作用对天体粒子引发的空气簇射发展的影响。本文对介子韧致辐射和介子对产生相互作用的不同理论方法进行了比较研究。一个详细的算法，其中包括所有的相关特性，这些过程中已实施的AIRES空气淋浴模拟系统。为了测量这些μ子电磁相互作用的影响，我们模拟了不同条件下的超高能簇射。我们发现，在簇射发展的后期阶段（远远超过簇射最大值），许多全球观测值显着修改时，考虑到上述相互作用的相对而言。这在非常倾斜的簇射的电磁分量的情况下是最明显的。另一方面，我们的模拟表明，所研究的过程不会引起显着的变化，无论是在簇射最大值的位置或簇射前表面的结构。
2001-03-22 astro-ph hep-ph
Universality of the muon component of extensive air showers
在广泛的空气簇射实验中，在给定位置穿过探测器的μ子的数量，以及它们的到达时间，到达方向和能量，由与簇射的强子核心相关的更基本的三维分布决定。介子是在强子级联中介子衰变后在大气层高处产生的。μ子的产生深度、能量和横动量的分布足以完全预测在任何特定观测条件下的空气簇射的μ子分量。通过使用最先进的强子相互作用模型的空气簇射模拟，上述分布在生产分析作为天顶角，初级质量和强子相互作用模型的函数，和他们的普遍性水平进行了研究和评估，在详尽的方式为第一次。
2023-03-06 astro-ph.HE hep-ph
Effects of massive photons from the dark sector on the muon content in extensive air showers
最近的天体物理观测卫星实验测量的轻子过剩的启发下，我们考虑了一些一般模型的黑暗部门的μ子生产广泛的空气淋浴的影响。我们提出了一个紧凑的近似表达式的一个大质量的光子从一个电子的韧致辐射，并使用它在蒙特卡罗模拟估计的数量弱相互作用的光子类大质量粒子，可以产生在一个广泛的空气淋浴。我们发现，由此产生的μ子生产是由许多数量级低于平均μ子计数在淋浴，因此无法观察到。
2013-07-15 astro-ph.HE hep-ph
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。
2013-01-15 astro-ph.HE hep-ph
The muonic longitudinal shower profiles at production
本文研究了μ子产生沿簇射轴的纵向分布。这种分布的特点进行了研究，不同的初级质量，天顶角，初级能量，不同的高能强子模型。据发现，这种分布的形状显示类似于什么是已知的电磁剖面的普遍功能。讨论了μ子产生分布与纵向电磁演化的关系。
2012-03-08 hep-ex hep-ph
Core-corona effect in hadron collisions and muon production in air showers
本文提出LHC观测到的核心-冕区效应中统计强子化机制可解释高能宇宙线模拟中μ子产生不足，并建议以电磁粒子与强子能量比作为赝快度和中心带电粒子多重数函数的实验可观测量。
2020-03-13 hep-ph
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。
2025-07-17 astro-ph.HE hep-ph
Air shower genealogy for muon production
在最高能量下对广泛的空气簇射的μ子含量的测量显示出与模拟的差异，其差异大到质子和铁之间的差异。这个所谓的μ介子之谜通常归因于对簇射发展中的强子相互作用缺乏了解。此外，对μ介子数波动的测量表明，这种差异可能是级联中所有能量相互作用的累积效应。空气簇射模拟代码CORSIKA 8的一个功能允许我们访问所有前几代的末态μ子，直到第一次相互作用。用这种技术，我们研究的相互作用发生在任何中间阶段的级联μ子取决于他们的横向距离的定量方式的影响，并比较我们的结果与海特勒-马修斯模型的预测。
2021-08-24 astro-ph.HE hep-ph
Muon content of extensive air showers: comparison of the energy spectra obtained by the Sydney University Giant Air-shower Recorder and by the Pierre Auger Observatory
悉尼大学的巨型空气簇射记录仪（SUGAR）测量了超高能宇宙射线的能谱，这些射线是根据μ子探测器的读数重建的，而皮埃尔·俄歇天文台（Pierre Auger Observatory）观测同一个南方天空，使用荧光量热法来达到同样的目的。比较它们的两个光谱，使我们能够重建的经验依赖性的介子的数量在簇射的初级能量之间的能量$10^{17}$和$10^{18.5}$ eV。我们比较了这种依赖性与强子相互作用模型\mbox{QGSJET-II-04}和\mbox{EPOS-LHC}的预测。经验确定的μ介子的数量与能量高于0.75 GeV超过模拟的因素$\sim$ 1.67和$\sim$ 1.28 $10^{17}$ eV质子和铁原色，分别。μ子过剩随着初级能量适度增长，对于$10^{18.5}$ eV初级，增加了一个额外的$\sim 1.2$因子。
2018-07-08 astro-ph.HE hep-ph
High energy muons in extensive air showers
$ν$望远镜可以观测到大范围空气簇射中非常高能量的μ子的产生，并且对初级宇宙线的组成很敏感。在这里，我们讨论了这些μ子的五种不同的来源：π介子和K介子衰变;粲强子衰变;无味介子的罕见衰变;光子转换成μ子对;光子转换成$J/ψ$矢量介子衰变成μ子。我们求解了$10^{10.5}$ GeV质子初级的级联方程，发现原味介子和γ转换是$E\ge 10^{8.5}$ GeV μ子的两个主要来源，而粲衰变在$10^{5.5}\,{\rm GeV}< E< 10^{8.5}\,{\rm GeV}$占主导地位。在倾斜事件中，其中一个μ子可能会在表面附近沉积很大一部分能量，这意味着簇射的纵向分布和μ子与地面电子计数的波动。特别是，我们表明，1出6质子阵雨的$10^{10.5}$ GeV包括一个$E>10^6$ GeV的沉积在500克/厘米$^2$，而只有在1出330阵雨，它是$10^7$ GeV以上。我们还表明，在质子、铁或光子簇射中，高能μ子的产生是非常不同的（例如，转换$γ\to μ^+ μ^-$是光子簇射中$E\ge 10^4$ GeV μ子的主要来源）。最后，我们使用蒙特卡罗模拟来讨论我们的结果的有效性。
2020-01-29 astro-ph.HE hep-ph
Sibyll$^\bigstar$: ad-hoc modifications for an improved description of muon data in extensive air showers
本研究针对超高能宇宙线空气簇射模拟中μ子含量与实验数据不符的问题，通过特设修改Sibyll 2.3d事件的末态以增加重子、$ρ^0$和奇异粒子的产生，发现这些修改能改善模拟与观测的μ子含量的匹配度，但需进一步研究以确认其物理现实性。
2023-09-11 astro-ph.HE hep-ph
Naturalness of lepton non-universality and muon g-2
我们表明，在轻子部门观察到的异常可以用自然的标准模型的扩展来解释，因此解决了希格斯部门的层次问题。新物理学的规模在TeV左右，而Technicolor类理论是理想的候选模型。
2021-04-18 hep-ph
The Puzzle of Muons in Extensive Air Showers
为了检验皮埃尔·俄歇天文台观测到的μ介子过剩，对原始质子、铁核和奇异夸克（假设的奇异夸克物质的稳定块）进行了详细的蒙特卡罗模拟。对于在宇宙射线初级通量中没有奇异介子贡献的普通核，我们得到的模拟结果与实验数据大致一致。我们的模拟表明，簇射观测量主要由强子相互作用模型的细节。
2019-02-26 astro-ph.HE hep-ph
Muon Charge Information from Geomagnetic Deviation in Inclined Extensive Air Showers
我们建议通过分析高能μ子在簇射横平面上的相对横向位置来提取它们在非常倾斜的大范围空气簇射中的电荷信息。我们计算了μ子在地磁场作用下的横向偏差，并将其与其他原因引起的色散偏差进行了比较。根据我们的可分辨性判据，当簇射天顶角大于$70^\circ$时，能量在$10^4$ GeV以上的正负μ子将被明显地分成两瓣.因此，我们提出了一种可能的方法来测量高能量μ子的$μ^+ / μ^-$比。
2006-11-22 astro-ph hep-ph nucl-ex
Sensitivity of seasonal variations of the muon energy spectrum in air showers to hadronic interaction models and the cosmic-ray mass composition
本文利用MCEq研究空气簇射中高能μ子数量季节变化对原初宇宙线能量、质量及强子相互作用模型的依赖，并提出结合地面阵列与深地下探测器测量该变化以探测宇宙线成分和强子相互作用的新方法。
2025-09-18 astro-ph.HE hep-ph
Azimuthal fluctuations and number of muons at the ground in muon-depleted proton air showers at PeV energies
Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）；Charles University, Faculty of Mathematics and Physics, Institute of Particle and Nuclear Physics（查理大学数学物理学院粒子与核物理研究所）
本研究提出基于$LCm$变量的新型判别方法，在PeV能量下实现更高的质子排斥水平，优于传统muon计数方法。
2025-04-04 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
New facts about muon production in Extended Air Shower simulations
虽然空气簇射模拟是解释宇宙射线数据的非常有价值的工具，但有一个长期存在的问题：似乎不可能同时容纳空气簇射的纵向发展和地面测量的μ子数量。使用一个新的强子相互作用模型（EPOS）的空气簇射模拟产生了相当多的μ子，从HiRes-MIA实验的结果一致。我们发现这主要是由于更好地描述了强子相互作用中重子-反重子的产生。这是迄今为止从未考虑过的空气簇射物理学的一个新方面。
2006-11-09 astro-ph hep-ph nucl-ex
Muon Fluxes and Showers from Dark Matter Annihilation in the Galactic Center
我们计算包含和向上μ介子通量和包含的淋浴事件率从中微子相互作用，当中微子产生的银河系中心的暗物质湮灭。我们考虑了在暗物质湮灭过程中产生的Taus、W玻色子和底夸克衰变的直接中微子产生和次级中微子产生。我们说明了如何从暗物质湮灭的μ子通量有一个非常不同的形状比大气中微子的μ子通量。我们还讨论了μ子通量对暗物质密度分布和对暗物质质量的依赖关系以及总μ子速率对探测器阈值的依赖关系。我们认为向上μ介子通量，当μ介子在下面的岩石中创建的检测器，和所包含的流量时，μ介子创建（冰）检测器。我们还计算了从中微子相互作用在探测器的阵雨事件率，并表明，信号占主导地位的背景$150 {\rm GeV} <m_χ< 1$ TeV的$E_{sh}^{th} = 100$ GeV。
2010-05-20 astro-ph.HE hep-ph
Can We Observe the Quark Gluon Plasma in Cosmic Ray Showers ?
研究了通过对高能μ子的研究，用置于地下中等深度的探测器探测高能粒子相互作用的某些特征的可能性。这些μ子携带着大气层顶部附近强子级联发展过程中发生的早期相互作用的信息。它们可能揭示超高能宇宙线铁核与空气核相互作用中产生夸克-胶子等离子体的效应。
2001-08-08 hep-ph
Lepton flavour universality violation from composite muons
我们描述了一种可能性来解释的$2.6σ$偏离轻子味的普遍性所观察到的LHCb的合作在$B^+\to K^+\ell^+\ell^-$衰变的背景下，最小的复合希格斯模型。我们发现，相当程度的复合部分复合μ子可以导致一个很好的协议与实验数据。我们的结构预示了一个新的物理贡献$B_s$ - $\bar{B}_s$混合。此外，它解释了在LEP测量的不可见的$Z$宽度的不足。
2015-10-15 hep-ph
Readdressing the contribution of photonuclear reactions to the muon content of extensive air showers: a heuristic approach
Faculty of Physics, Lomonosov Moscow State University（莫斯科国立大学物理系）；Institute for Nuclear Research of the Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院核问题研究所）
本文提出一种启发式方法，考虑光核反应对缪子生成的贡献，以提高对扩展大气簇射中缪子数量的估计精度，减少系统误差。
2026-04-17 astro-ph.HE hep-ph
The Muon Puzzle in cosmic-ray induced air showers and its connection to the Large Hadron Collider
高能宇宙射线是通过探测地球大气层中产生的大范围空气簇射而间接观测到的。这些观测结果的解释依赖于精确的空气簇射物理模型，这是一个挑战，也是在极端条件下测试QCD的机会。空气簇射是强子级联，最终衰变为μ子。μ介子数是推断宇宙射线质量组成的关键观测值。用最先进的QCD模型进行的空气簇射模拟表明，相对于测量结果，μ子存在显著的缺陷，这被称为μ子之谜。这种差异的起源可以追溯到强子相互作用中次级粒子的组成。μ子的差异始于TeV尺度，这表明强子组成的这种变化在大型强子对撞机上是可以观察到的。LHC已经发现了一种可能解释这个谜团的效应，但需要用LHCb向前产生的强子以及未来的氧束数据来证实。
2022-04-04 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Model-Stable Universality of the Air Shower Electromagnetic Component: an Approach to Solving the Mass Composition Problem
在标度方法和CORSIKA模拟数据的基础上，证实了大范围空气簇射中电子横向分布的径向标度因子是潜在有效的初级质量估计量，并研究了它对强子相互作用模型的敏感性。它表明，改进的组合物的结果，平均和事件的基础上，可以实现考虑到的普遍性属性的空气簇射发展所表示的径向尺度因子和纵向年龄参数之间的关系。增强这样一个理论动机的工具，在一个广泛的初级能量范围内从（多）混合空气簇射测量最近的未来的无偏宇宙线成分推导进行了讨论。
2016-12-05 astro-ph.HE hep-ph
A Model of the Response of Surface Detectors to Extensive Air Showers Based on Shower Universality
基于簇射普适性，提出适用于水切伦科夫和闪烁体表面探测器的响应模型，可精确重建簇射极大深度和缪子数。
2024-07-23 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Universality of Cherenkov Light in EAS
用非成像切伦科夫探测器阵列重建宇宙射线引起的广泛的空气簇射，需要知道任何给定的空气簇射的切伦科夫产率为一组给定的簇射参数。虽然空气簇射是以随机级联的方式发展的，但簇射中粒子的某些特性已经被证明来自普适概率分布，这一特性被称为簇射普适性。簇射中带电粒子的能量和角分布都已被参数化。人们可以使用这些分布来计算切伦科夫光子产额，作为在簇射发展的各个阶段的带电粒子的切伦科夫锥的角分布。这个切伦科夫光子产额可以制成表格，用于重建空气簇射。在这项工作中，我们开发的Cherenkov角分布和每个簇射粒子的Cherenkov产率的计算，并显示如何构建一个查找表来捕获这些分布的相关功能，供一般使用。我们比较我们的计算结果与完整的，粒子堆栈，蒙特卡罗模拟的切伦科夫光产生的广泛的空气淋浴使用CORSIKA-IACT的结果。我们比较了几个探测器中切伦科夫光子通量的横向分布和单个探测器中切伦科夫光子的到达时间分布。
2023-03-28 astro-ph.HE hep-ph
Vector-like Leptons: Muon g-2 Anomaly, Lepton Flavor Violation, Higgs Decays, and Lepton Non-Universality
本文研究了一类类矢量轻子的标准模型（SM），这类矢量轻子与三类SM轻子都耦合.我们研究了来自重荷轻子质量束缚、电弱精确数据、μ子反常磁矩、轻子味破坏、Higgs衰变约束和最近测得的轻子非普适观测量$R_{K^{*0}}$对该模型的约束。我们发现最强的约束来自μ子$g-2, \ R_{μμ}=Γ(h\toμμ)/Γ(h\toμμ)_\text{SM}, \ R_{γγ}$和$\text{BR}(μ\to eγ)$。尽管VL轻子与SM轻子的所有三个家族都耦合，但电子-VL与μ子-VL耦合的比率被限制为$\langleλ_e/λ_μ\rangle\lesssim10^{-4}$。我们还发现，我们的模型不能拟合观测值的$R_{K^{*0}}$。
2017-05-19 hep-ph
Muon pair production by photons in atmosphere: Is any room left for high-energy muon astronomy?
本文计算了高能光子在大气电磁和强子簇射中产生μ子对的情况。强子广延空气簇射（EAS）中μ子对产生的效应不太可能被下一代探测器发现。讨论了电磁簇射中μ子对产生过程在甚高能γ射线天文学中的应用。结果表明，虽然这个过程占主导地位的传统π介子和K介子衰变以上的几个TeV的光子引发的阵雨，并提供了一个独特的签名的光子诱导的事件（μ子对），它实际上是不可能的歧视统计等事件产生的强子EAS的μ子对的背景。事件的发生率非常低，需要巨大尺寸的探测器。
2001-11-23 astro-ph hep-ex hep-ph
A bi-effect model of muon deflections in air showers
本研究针对地磁场与大气效应对倾斜空气簇射μ子偏转的影响，首次构建双效应模型，通过简单公式准确拟合模拟中μ子偏转并验证假设，还建立不同站点模型参数与原初粒子的关系，为探测器设计和簇射重建提供新见解。
2025-08-26 astro-ph.HE hep-ph
Muon identification in a compact single-layered water Cherenkov detector and gamma/hadron discrimination using Machine Learning techniques
μ子标记是在宽视场γ射线观测站区分γ和强子诱导簇射的重要工具。在这项工作中，它表明，一个有效的μ子标记（和计数）可以实现使用水切伦科夫探测器减少水的体积和4 PMT，提供PMT信号的空间和时间模式的解释基于机器学习（ML）的分析。开发的分析已经过测试，不同的淋浴和阵列配置。ML分析的输出，有一个μ介子在WCD站的概率，已被用来显着区分γ和强子诱导的簇射与$S/ \sqrt{B} \sim 4$的簇射能量$E_0 \sim1\,$ TeV。最后，对于质子诱导的簇射，建立了一个估计的μ子的数量的概率的总和的装置有一个μ子在车站。用$N_μ > 10$计算了垂直簇射的$20\%$分辨率，得到了可以忽略的偏差。
2021-06-07 hep-ex hep-ph physics.ins-det
On the model uncertainties for the predicted muon content of extensive air showers
针对广延空气簇射μ子观测与模拟的差异，本研究在标准模型内通过QGSJET-III模型测试多种强相互作用修正，发现其对μ子含量提升有限且会加深最大产生深度的观测差异。
2024-06-19 astro-ph.HE hep-ph
Soft Particle Production in Cosmic Ray Showers
宇宙射线簇射中μ子数量的模拟和数据之间存在差异的迹象存在于大的能量范围内。我们专注于在LEP的DELPHI探测器观察到的多μ介子束的过剩和皮埃尔俄歇天文台一般报告的μ介子数过剩。尽管与这些实验相关的初级CR能量相差几个数量级，但我们可以找到一种单一的机制，它可以同时增加两者的预测μ子计数，同时不违反加速器或皮埃尔俄歇天文台观察到的纵向簇射发展的约束。我们提出了一个简短的动机，并描述了这样一个模型的实际实现，基于软粒子的相互作用以上的选定的能量阈值。一组广泛的模拟结果表明，该模型的行为在一个简化的参数空间的各个部分。
2017-12-12 hep-ex hep-ph
Hypothetical Lorentz invariance violation and the muon content of extensive air showers
本文探讨了洛伦兹不变性破坏对广泛大气 shower 中muon含量的影响，并通过实验数据约束LIV尺度。
2024-12-15 astro-ph.HE hep-ph
Upward muon signals at neutrino detectors as a probe of dark matter properties
我们研究了中微子探测器，如超级神冈产生的高能中微子产生的暗物质湮灭/衰变在银河系中心向上μ介子通量。特别是，我们区分淋浴和非淋浴μ子作为他们的能量损失过程中的检测器，并表明，这些信息是有用的判别暗物质模型。
2009-06-08 astro-ph.HE hep-ph
Rates of Horizontal Tau Air-Showers observable by satellites
向上和水平的Tau空气簇射UpTaus和HorTaus可以追踪在地平线边缘掠过的超高能中微子Tau地球。我们表明，这样的事件，即使是最小的GZK中微子通量可以检测到的空间望远镜，如EUSO项目。这些水平Tau簇射将跟踪非常长的扇形，多指簇射，其特征将由EUSO，OWL实验揭示。此外，它们年轻的次级介子、电子对和伽马束闪光的额外印记可能会使它们的性质与水平簇射中较老的UHECR次级介子的性质分开。事实上，在大天顶角下，遥远和古老的超高能宇宙射线的μ子、电子对和伽马数变得相当。相反，来自UpTaus和HorTaus的向上的μ子束（以及通过反中微子电子+电子共振在阿格纽峰）可能出现在γ-μ子比高达10^2的年轻簇射中。这样一个非常典型的印记可能被山上的皇冠探测器阵列、太空中的飞机或气球以及太空中的伽马卫星观测到。我们估计了来自地球的UpTaus和HorTaus率以及由此产生的+/-μ束的事件率，这些束在92 °-97 °的通量可能超过大气中微子引起的上行μ子通量一至两个数量级。
2005-01-03 astro-ph hep-ph nucl-ex
Simultaneously determining the $W^{\pm}$ boson mass and parton shower model parameters
我们探讨的可能性，同时确定的$W$玻色子质量，$m_{W}$，和QCD相关的滋扰参数，影响$W$玻色子$p_{\mathrm{T}}$频谱从一个适合的$p_{\mathrm{T}}$频谱的μ子在轻子衰变$W\rightarrowμν$。该研究是使用Pythia生成的伪数据进行的，μ介子需要落在对应于LHCb探测器近似接受的运动学区域。我们发现，所提出的方法表现良好，并有一点麻烦解开变化的μ子$p_{\mathrm{T}}$频谱由于$m_{W}$的$W$玻色子$p_{\mathrm{T}}$模型。
2019-12-12 hep-ex hep-ph
Pythia 8 and Air Shower Simulations: A Tuning Perspective
针对空气簇射中模拟与观测μ子含量不符的“μ子之谜”，本文探索将主要用于大型强子对撞机的 Pythia 8 及其 Angantyr 模块整合进空气簇射模拟，以改进高能强子相互作用描述。
2024-12-30 astro-ph.HE hep-ph
Spallation Backgrounds in Super-Kamiokande Are Made in Muon-Induced Showers
关于太阳和超新星中微子的关键问题仍然没有答案。Super-Kamiokande具有进步所需的曝光，但探测器背景是一个限制因素。宇宙射线μ子产生的同位素的β衰变和它们的二次衰变是一个主要的组成部分，它们会引发核裂变反应。在μ子径迹之后和周围的事件的切割使这种溅射衰变本底减少了$\simeq 90\%$（以$\simeq 20\%$死时间为代价），但它在6- 18 MeV的速率仍然占主导地位。在Super-Kamiokande论文[Bays { \it et al.}，物理学~修订版~ D { \bf 85}，052007（2012）]对弥散超新星中微子背景的搜索。他们发现，在16 MeV以上的spectrometry衰变之前，在同一位置附近，μ子的切伦科夫光剖面中出现了一个峰值;对μ子轨道的有限部分进行了更积极的切割，导致背景减少而没有增加死区时间。我们把他们的经验发现建立在坚实的理论基础上。我们表明，几乎所有的spiral衰变同位素产生的μ子诱导的阵雨，这些阵雨是罕见的，足够的能量是可识别的。这是第一次对任何探测器进行这样的演示。我们详细介绍了如何物理学的阵雨解释峰的μ子切伦科夫光剖面和其他超K观测。我们的研究结果提供了一个物理基础，实际改善背景拒绝，将有利于多个研究。特别是对于太阳中微子来说，在能量低至6 MeV的情况下，应该可以大大减少背景。
2015-04-28 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Horizontal Tau air showers from mountains in deep valley. Traces of UHECR neutrino tau
超高能（UHE）Tau中微子可能会在未来的地下$Km^3$探测器中留下一个非常特殊的印记，在水和冰以及空气中：最罕见的次级Tau轨道和衰变可能超过μ子。事实上，在高能量下的韧致辐射导致较重轻子的轨道更长。辐射长度几乎与轻子质量的平方成正比。事实上，电子太轻了，它们在物质（液体或岩石）中的踪迹可以忽略不计（几十厘米）; μ子更容易被观察到，而τ子的寿命太短，射程太短，无法被发现。然而，由于相对论时间膨胀，物质中的UHE τ子踪迹，在$10^{17} eV$之上，被相对论增强，克服了相应的μ子踪迹，已经被韧致辐射对数制度所限制。在水或冰中，Kms的τ穿越可能会与常见的μ子轨迹混淆;它们的τ衰变可能会被误解为μ子的灾难性韧致辐射相互作用。为了节省UHE tau的发现，我们建议将tau在空气中的衰变观察到深谷山脉中，如峡谷或挖掘矿井的深处，在那里水平的空气淋浴会引起荧光或切伦科夫灯。山谷宽度屏蔽了水平次级μ子。谷高增加了立体角视图。水平的空气Kms大小的间隙提供了强的过滤UHE μ子对τ。在$Km^3$开挖间隙中，在PeV（W共振峰）能量下，每年应可观察到10个事件。在夜晚向高山的云子或在一个深的挖掘中寻找空气簇射可能是发现UHE中微子的最好和最便宜的方法，无论是在PeV能量的电子上的电子反中微子散射产生的，还是在EeV能量的μ子味振荡的直接τ中微子可能的遗迹。
1999-06-28 astro-ph hep-ph
Muon Charge Ratio of Ultrahigh Energy Cosmic Rays
高能宇宙射线的μ子电荷比可以提供信息来探测初级宇宙射线的成分。我们建议通过分析高能μ子在簇射横平面上的相对横向位置来提取它们在非常倾斜的大范围空气簇射中的电荷信息。
2008-08-19 astro-ph hep-ex hep-ph
A new air-shower observable to constrain hadronic interaction models
研究了大气簇射中μ子在地面的能谱，提出了一个新的观测量来约束用于大气簇射模拟的强子相互作用模型。提出了一种描述μ子基态能谱的非对称高斯函数，并在初级粒子、能量和强子相互作用模型下研究了它的参数。基于两个现实的测量μ介子密度在一个给定的距离从簇射轴，一个新的可观察（\rmu）的定义。考虑到探测器分辨率和测量事件数的实际值，它也表明\rmu可以成功地用于约束低和高强子相互作用模型。这项研究的重点是在$10^{17.5}$和$10^{18.0}$ eV之间的能量范围，因为这个间隔的粒子物理和天体物理模型的重要性。新的观察到的约束力被证明是大的，在目前的实验能力。
2017-07-25 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Probing dark matter models with neutrinos from the Galactic center
我们计算了银河系中心由暗物质湮灭或衰变产生的中微子所引起的包含和向上的μ介子和簇射通量。我们考虑暗物质模型，其中的暗物质粒子是一个引力子，一个卡鲁扎-克莱因粒子和一个粒子在轻子模型。银河系中的暗物质密度分布的Navarro-Frenk-White轮廓。我们将中微子振荡假设最大的混合和参数化我们的结果μ子和淋浴分布。为了达到2 $σ$探测意义的μ子和簇射事件率和最小观测时间进行了评估。我们说明了观测时间如何随银河系中心锥半角的选择而变化，结果表明，对于μ子事件和簇射事件，最佳角度分别约为10 $^\circ$和50 $^\circ$。我们发现，对于湮灭暗物质模型，如亲轻子和卡鲁扎-克莱因模型，向上和包含μ介子以及阵雨是有希望的信号，暗物质检测在短短几年的观察，而对于衰变暗物质模型，同样的观察时间只能达到与阵雨。我们还说明了每个模型的参数空间探测的2 $σ$信号检测在五年。我们讨论了形状的参数空间探测的意义和观察时间的变化。
2010-10-19 astro-ph.HE hep-ph
Innovative Approaches to Unravel the Shower Components' Energy Spectrum with a Single Hybrid Station
本文提出两种基于单一混合探测器站的方法，分别利用不同探测器响应差异和机器学习重建μ子方向，以提取宇宙线广延大气簇射中电磁成分和μ子成分的能谱。
2025-07-23 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Constraining the energy spectrum of neutral pions in ultra-high-energy proton-air interactions
大范围空气簇射中μ介子含量的波动与宇宙射线在大气中的第一次相互作用产生的中性π介子的能量波动有关。通过分析大气簇射中μ子含量的簇射-簇射分布，我们发现在第一次质子-空气相互作用中产生的中性π介子能谱的高能尾可以在目前宇宙线实验的不确定性范围内受到约束，$P(N_μ)$。
2021-01-11 astro-ph.HE hep-ph
Revealing the Origin of Neutrino Masses through Displaced Shower Searches in the CMS Muon System
本文重新解释 CMS 缪子系统位移簇射搜索，证明其可在 B−L 与 RHN-EFT 中探测低于 seesaw floor 的长寿命右手中微子，并给出 HL-LHC 灵敏度。
2025-05-12 hep-ex hep-ph
Tagging Spallation Backgrounds with Showers in Water-Cherenkov Detectors
宇宙射线μ子，特别是它们的次级介子分裂原子核（“spectrum”），产生快中子和β衰变同位素，这是低能实验的背景。在Super-Kamiokande中，这些β衰变是6- 18 MeV的主要背景，与太阳中微子和弥漫超新星中微子背景有关。在以前的论文中，我们表明，这些同位素主要是在阵雨中产生的，而不是孤立的。这解释了μ子切伦科夫光剖面中的一个峰值与spiral衰变之间的经验空间相关性，超级神冈德使用该空间相关性来开发新的spiral切割。然而，超级神冈测量的μ子光剖面与簇射物理学严重不一致。我们将展示如何解决这种差异，以及如何重建准确的配置文件的μ子和他们的淋浴从他们的切伦科夫光。我们提出了一个新的sparkle削减这些改进的配置文件的基础上，并量化其影响。我们的研究结果可以显着受益于超神冈的低能量研究，并将在较浅的深度，如拟议的超神冈探测器特别重要。
2015-11-23 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
New Perspectives for Testing Electron-Muon Universality
本文基于LHCb新数据，探讨电子-缪子普适性破坏的剩余空间，发现当前数据允许电子与缪子末态短距离系数显著不同，并可通过B→Kℓ⁺ℓ⁻衰变的CP不对称性揭示，为新物理提供线索。
2023-03-15 hep-ex hep-ph
Constraints and measurements of hadronic interactions in extensive air showers with the Pierre Auger Observatory
广泛的空气簇射的特点是敏感的强子相互作用的能量和运动学领域超出了那些测试的人造加速器的细节。在这些地区的强子相互作用模型的无限制的外推阻碍了超高能宇宙线数据的解释的初级质量组成。我们报告皮埃尔俄歇天文台是如何能够约束强子相互作用模型测量的μ子内容和μ子生产深度的空气阵雨，也通过测量质子-空气截面的粒子生产在一个中心的质量能量每核子为57 TeV。
2014-05-20 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Muon and Gamma Bundles tracing Up-going Tau Neutrino Astronomy
向上和水平的Tau空气簇射，UpTaus和HorTaus，可以追踪在地平线边缘掠过的超高能中微子Tau地球。它们的次级μ子、电子对和γ束闪光可以在水平簇射中追踪它们在UHECR次级上的性质。事实上，大气层是一个完美的放大器，也是阵雨的过滤器：向下和水平的μ介子束可能仍然是掠过地球大气层的超高能宇宙射线的起源，但它们丰富的伽马成分将被指数抑制。在大天顶角下，在穿过大于3 10^3 g cm^-2的大倾斜深度X后，μ子和次级γ（由飞行中μ子衰变产生的电子对）的数量是相当的。另一方面，来自UpTaus和HorTaus的向上的μ子束可能出现在一个γ μ子比大于10^2的年轻簇射中，留下一个特征性的印记。我们估计UpTaus和HorTaus率从地球，我们评估的结果事件率的μ子，电子对和γ束。我们表明，这样的事件，即使是最小的GZK中微子通量可以检测到闪烁体阵列放置在山上在1- 5公里，并指向地平线。所需的阵列面积在几十到几百平方米之间。理想的结构是一个面向地平线的王冠状双探测器阵列。我们认为，这样的探测器将能够探测到μ子束，其最小平均通量为10^-11 cm ^-2 s^-1 sr^-1，电磁粒子γ和电子对为3 10^-9 cm^-2 s^-1 sr^-1，对于GZK中微子通量，每年探测几次。
2004-09-20 astro-ph hep-ex hep-ph
Over-abundant gamma-like signals around Solar disk shadows by twin bent and smeared muon and electron pairs secondaries, versus rare local TeV gamma
LHAASO望远镜阵列将观测太阳盘阴影周围由双弯曲和模糊的缪子和电子对次级粒子引起的过剩伽马类信号，与稀有局部TeV伽马进行区分。
2025-12-07 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Flavor revolution at ICECUBE horizons?
最近（2013年5月至11月），ICECUBE提出了最高能量的中微子事件。所有这些事件中的大多数（21）是级联簇射，其通量相对于其他较低能量的大气中微子成分表现出急剧的硬化，这些事件表明地外中微子（主要是nu e，nu tau）的注入，形成级联。ICECUBE声称，这些事件的三分之一（10：6+5：0 3：6）必须是预期的向下μ子和/或大气中微子（μ子轨道占主导地位）的踪迹：这种情况发生的概率非常低，约为0.1- 0.5%。如果几乎所有的28个事件都是由到达我们的非相干态的外星源引起的，那么这个悖论可能会减轻。乍一看，如果能量最高的事件E nu > 60 TeV（17个簇射对4个μ子轨道）大多是外星性质的，那么也可能出现部分解决方案。然而，这个解决方案留下了问题，早期的30 - 60 TeV的能量区域，其8个簇射与3个轨道与大多数附近的大气中微子信号处于紧张状态，通过TeV能量的急剧差异（如深核所示），由10个中微子（μ子）事件超过簇射。这种令人困惑的（快速的）味道从TeV到几十TeV的雨和μ子中微子的缺失的大气nu μ子通量的转变有着深刻的后果。在南极的一些级联阵雨事件也可能测试TeV以上的nu味道变化，直到几十TeV信号的罕见变化。在山或地球表面由UHE nu tau引起的更高能量EeV tau空气簇射，同时作为AUGER阵列掠过陆地地面可能仍然很罕见，但相关的水平向上PeV …
2014-02-27 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ph
