Radio Emission from Atmosphere-Skimming Cosmic Ray Showers in High-Altitude Balloon-Borne Experiments
本研究使用ZHAireS-RASPASS程序表征了气球实验中掠大气宇宙线簇射的射电发射特性，揭示了由近水平几何结构引发的折射不对称性和由地磁场累积效应导致的相干不对称性。
2024-09-20 astro-ph.HE astro-ph.IM
Energy estimation of direct and reflected cosmic-ray events aboard balloon-borne radio detectors
Instituto Galego de Física de Altas Enerxías (IGFAE) & Universidade de Santiago de Compostela（加利西亚高能物理研究所与圣地亚哥德孔波斯特拉大学）；Instituto de Física La Plata, CONICET-UNLP（拉普拉塔物理研究所，阿根廷国家科学研究委员会-拉普拉塔国立大学）
本文提出一种基于模拟的气球载射电探测器宇宙线能量重建框架，首次适用于直接掠射簇射并更新反射下行簇射重建，验证了8-11%的能量分辨率，并量化了系统效应，为PUEO等下一代任务提供稳健分析基础。
2026-09-24 astro-ph.HE astro-ph.IM
Beam test calibration of the balloon-borne imaging calorimeter for the CREAM experiment
CREAM（宇宙射线能量学和质量）是一个多次飞行的气球飞行任务，旨在收集关于宇宙射线的元素组成和单个能量谱的直接数据。两个仪器套件已经建成，每年交替飞行。第二次飞行的钨/科幻成像量热计计划于2005年12月进行，在欧洲核子研究中心用电子和质子束进行了校准。描述了基于纵向簇射剖面研究的校准过程，并给出了束流测试的初步结果。
2018-06-15 astro-ph.HE astro-ph.IM
Searches for Ultra-High Energy Neutrinos with ANITA
南极脉冲瞬变天线（ANITA）长时间气球实验在南极洲上空飞行干涉无线电阵列，其主要目标是探测来自冰盖中相互作用的超高能中微子的脉冲Askaryan无线电发射。第三次和第四次ANITA飞行分别于2015年1月和2016年12月完成，获得了迄今为止对10 $^{19.5}$ eV以上扩散超高能中微子通量的最严格限制。我们还讨论了正在进行的分析和拟议的超高能观测有效载荷（PUEO），ANITA计划的继任者。与ANITA-IV相比，PUEO更多的天线和改进的触发器将显着提高灵敏度。
2019-08-02 astro-ph.HE hep-ex
Optimising a balloon-borne polarimeter in the hard X-ray domain: from the PoGOLite Pathfinder to PoGO+
PoGOLite是一种球载硬X射线偏振仪，专门用于研究点源。使用塑料闪烁体单元的阵列记录康普顿散射事件，以确定能量范围为20 - 240 keV的入射X射线的偏振。2013年，从瑞典欧洲探空火箭发射场发射后，完成了为期14天的近绕极气球飞行，测量了蟹状星云发射的线性偏振。在“开拓者”号这次飞行经验的基础上，正在对偏振计进行改进，以提高2016年第二次飞行的性能。基于Geant 4蒙特卡罗模拟的这种优化考虑了源特性、仪器响应和由大气中子主导的背景环境。本文介绍了旋光仪的优化，并详细介绍了相关的性能提高。由此产生的设计，PoGO+，预计将提高螃蟹的最小可检测偏振（MDP）从19.8%到11.1%，为期5天的飞行。假设与2013年飞行期间测量的蟹状星云偏振分数相同，MDP的这种改进将允许5σ约束结果。它还允许研究星云发射（蟹状星云关闭脉冲）和天鹅座X-1（如果处于硬态）。
2016-06-14 astro-ph.HE astro-ph.IM
Tethered Balloons for Radio Detection of Neutrinos?
本文探讨了利用系留气球平台进行中微子射电探测的可行性，分析了其在冰盖、陆地及峡湾等场景下对Askaryan和tau中微子诱导的广延大气簇射通道的探测灵敏度，并简要评论了阵列校准等应用。
2024-12-19 astro-ph.HE astro-ph.IM
Can transition radiation explain the ANITA event 3985267?
我们调查是否过渡辐射的粒子雨穿越地球和空气之间的界面，并引起地球掠过中微子可以解释最近宣布的向上事件的ANITA合作。虽然观测到的信号的性质原则上可以用跃迁辐射来解释，但成功解释所需的通量与皮埃尔俄歇天文台，IceCube中微子探测器和ANITA气球目前的最佳极限存在矛盾。我们还表明，在这种情况下，入射中微子的方向被精确地确定在几度之内，从所观察到的事件的偏振特性，并由于地球的不透明度超高能中微子。
2017-01-30 astro-ph.HE
Atmospheric Response for MeV Gamma Rays Observed with Balloon-Borne Detectors
本研究模拟了气球搭载探测器观测 MeV 伽马射线时的大气传输完整响应，发现低能段散射分量会显著增加测量通量，对弥散源观测影响尤为重要。
2024-07-24 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
Telescope performance and image simulations of the balloon-borne coded-mask protoMIRAX experiment
在这项工作中，我们提出的成像模拟的结果进行的帮助下，GEANT 4包的protoMIRAX硬X射线气球实验。考虑到各种辐射分量及其角度依赖性以及实验的详细质量模型，模拟了仪器背景。我们模拟了在巴西气球飞行期间蟹状星云和银河系中心区域的子午线凌日（$\sim -23^{\circ}$的纬度和高度为$\sim 40 \thinspace$ km），并引入了相应的光谱作为成像模拟的输入。我们提供了蟹状星云和银河系中心区域的三个来源的图像：1 E 1740.7-2942，GRS 1758-258和GX 1+4。结果表明，原型MIRAX实验能够对明亮的硬X射线源进行光谱和定时观测，并进行重要的成像演示，这将有助于MIRAX卫星任务的设计。
2015-05-21 astro-ph.HE
Data Analysis for a Balloon Borne Compton Polarimeter
伽马射线偏振仪实验（GRAPE）是一种用于50-500 keV伽马射线的气球载康普顿偏振仪，于2014年第二次成功飞行。GRAPE由24个准直偏振仪模块组成。每个模块由64个矩形散热器元件组成，网格为8个$\times$ 8（36个塑料散热器被28个CsI散热器包围）。GRAPE使用2个探测器元件之间的光子散射事件来测量所测量光子的偏振。GRAPE于$^{\text{th}}$ 2014年9月26日上午从新墨西哥州萨姆纳堡起飞。GRAPE在漂浮高度上观察了14.4小时，Crab（主要目标）观察了1.8小时（最初计划为8小时）。背景在飞行高度的观测中占主导地位，这取决于许多飞行和仪器参数（高度、仪器指向、温度等）。提出了一种基于主成分分析（PCA）的方法，利用变化的参数估计螃蟹的背景。我们的仪器设计考虑到光从闪烁体元件射出并溢出到相邻阳极所引起的光学串扰（已知问题）。开发了一个模型来表示串扰，这是纳入我们的模拟和仪器响应。分析的重点是阶段综合数据（由于缩短观察期的统计数据有限）。测量了光子指数为1.70 $\pm$ 0.24和归一化为1.01 $\pm$ 1.35 ph/keV/s/cm $^2$的幂律光谱。在70-200 keV能量范围内，测量了相位积分Crab观测的偏振分数为0.43 $\pm$ 0.4，偏振角为56 $^\circ \pm$ 30 $^\circ$。这个结果不足…
2020-12-23 astro-ph.HE astro-ph.IM
XL-Calibur -- a second-generation balloon-borne hard X-ray polarimetry mission
XL-Calibur是一项硬X射线（15-80 keV）偏振测量任务，在平流层的稳定球载平台上运行。它建立在X-Calibur任务的基础上，该任务在2018年12月29日至2019年1月1日期间从南极洲观测到了吸积的中子星GX 301-2。XL-Calibur设计包含一个X射线镜，可将X射线聚焦到旋光计上，旋光计包括一个铍棒，周围环绕着碲锌镉（CZT）探测器。旋光计被安置在反符合屏蔽中，以减轻平流层中存在的粒子的背景。反射镜和偏振计-护罩组件安装在12米长的轻型桁架的两端，该桁架由WASP -Wallops弧秒指针以弧秒精度指向。XL-Calibur飞行任务将通过使用更大有效面积的X射线反射镜、通过更薄的CZT探测器减少背景和改进的反符合屏蔽，实现比X-Calibur大幅度提高的灵敏度。当在$t_{\rm day}$天内观测1个蟹状源时，最小可检测偏振（99%置信水平）为$\sim$ 2 $\%\cdot t_{\rm day}^{-1/2}$。在40 keV下的能量分辨率为$\sim$ 5.9 keV。本文的目的是描述XL-Calibur飞行任务的设计和性能，以及预期的科学方案。
2020-10-20 astro-ph.HE astro-ph.IM
On the prospects of ultra-high energy cosmic rays detection by high altitude antennas
ANITA球载实验最近证实了在南极冰表面镜面反射后探测到的超高能宇宙射线（UHECR）簇射的无线电发射。从山顶、气球或卫星上观测大面积冰或水的天线可能比更传统的技术更具竞争力。我们提出了一个估计的高海拔天线的曝光，这提供了洞察这种技术的前景UHECR检测。我们发现，一个卫星天线可能会达到一个显着更大的曝光比现有的UHECR天文台，但无线电反射信号的实验特性，需要建立这种方法的潜力。气球或山顶天线被发现在任何情况下都没有竞争力。
2013-11-04 astro-ph.HE astro-ph.IM
ASCENT - A balloon-borne hard X-ray imaging spectroscopy telescope using transition edge sensor microcalorimeter detectors
核心坍缩超新星被认为是银河系中比铁重的元素的主要来源之一。因此，理解元素的起源与我们对超新星爆炸机制和超新星核合成的理解紧密相连。对年轻超新星遗迹的X射线和伽马射线观测，加上改进的理论模型，使我们对这些事件的认识有了巨大的提高。同位素${}^{44}$ Ti是核坍缩发动机最内部区域最灵敏的探针之一，其空间和速度分布是关键的可观测量。核光谱望远镜阵列（NuSTAR）的硬X射线成像光谱为超新星遗迹仙后座A（Cas A）的结构提供了新的见解，建立了超新星引擎的对流性质。然而，关于这个引擎的细节仍然存在许多问题。我们在这里提出的概念，一个球载后续任务称为ASCENT（超导高能X射线望远镜）。ASCENT使用过渡边缘传感器伽马射线微量热计探测器，在97 keV下具有55 eV的半峰全宽（FWHM）能量分辨率。与NuSTAR相比，能量分辨率提高了8- 16倍，这将允许对${}^{44}$ Ti发射进行高分辨率成像和光谱分析。这将允许详细重建伽马射线线的红移，宽度和形状，使我们能够解决这样的问题：什么是中子星“踢”的来源？${}^{44}$ Ti的主要生产途径是什么？Cas A的发动机是独一无二的吗？
2023-01-04 astro-ph.HE astro-ph.IM
Reflections On the Anomalous ANITA Events: The Antarctic Subsurface as a Possible Explanation
ANITA气球实验旨在探测中微子和宇宙射线空气簇射引发的无线电信号。这些信号通常通过无线电信号的极化和相位反转来区分。与直接的τ中微子事件相比，来自宇宙射线的反射信号遭受相位反转。在本文中，我们研究了地下反射，这可能会发生没有相位反转，在ANITA报告的两个异常上升事件的背景下。我们发现，次表层和积雪密度反演可能合理地解释了这些事件，而冰组构层和风消融结壳也可能发挥作用。这一假设可以通过对异常ANITA事件附近的南极地区进行雷达测量来检验。未来的实验不应该使用相位反转作为唯一的标准来区分下行和上行事件，除非地下反射特性被很好地理解。
2019-05-07 astro-ph.HE hep-ph
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
Constraints on the diffuse high-energy neutrino flux from the third flight of ANITA
南极脉冲瞬变天线（ANITA）是美国宇航局的一个长期气球有效载荷，用于搜索极地冰中超高能中微子相互作用产生的无线电发射。ANITA的第三次飞行（ANITA-III）于2014年12月发射，并完成了为期22天的飞行。我们提出了三个分析的结果，寻找Askaryan无线电发射的中微子起源。在最敏感的分析中，我们发现一个事件在信号区域的预期先验背景的$0.7^{+0.5}_{-0.3}$。虽然与背景估计一致，但候选事件仍然与中微子假设相容，即使在额外的揭盲后审查之后。
2018-06-18 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
A Sterile Neutrino Origin for the Upward Directed Cosmic Ray Showers Detected by ANITA
ANITA气球实验最近观察到几个~EeV级联事件在地平线下的角度，使任何标准模型（SM）的解释不太可能，因为地球是显着不透明的所有SM粒子在这样的能量。在本文中，我们研究了这些事件的无菌中微子的解释，计算角接受级联和几个实验的相对灵敏度EeV无菌中微子引发的级联。我们发现，ANITA是唯一敏感的这种类型的向上定向级联信号在天空的一个广泛的部分，并从两个观察到的事件的方向有一个短暂的接受大致相当于冰立方实验。
2018-08-23 astro-ph.HE hep-ph
Polarimetric Analysis of the Long Duration Gamma Ray Burst GRB 160530A With the Balloon Borne Compton Spectrometer and Imager
在2016年的康普顿光谱仪和成像仪（COSI）超压气球活动期间，探测到了长时间的伽马射线暴GRB 160530 A。作为康普顿望远镜，COSI对0.2-5.0 MeV能量范围内的伽马射线源的偏振具有固有的敏感性。我们测量了GRB 160530 A的偏振，使用1）一个标准的方法（SM）的基础上拟合的方位角散射角的分布与调制曲线，和2）一个unbinned，极大似然方法（MLM）。在这两种情况下，测得的极化水平均低于$72.3 \pm 0.8\%$（SM）和$57.5 \pm 0.8\%$（MLM）的$99\%$置信度最小可检测极化水平。因此，COSI没有探测到来自这次爆发的偏振伽马射线发射。我们对极化水平的最严格的$90\%$置信上限是$46\%$（MLM）。
2017-09-15 astro-ph.HE
Overview of radio experiments for UHE cosmic particles detection
无线电探测是一项成熟的技术，在过去几十年中获得了巨大的发展势头。它的物理探测原理主要由簇射的电磁部分驱动，因此对强子相互作用的不确定性不太敏感。此外，其技术检测原理允许100%的占空比，由于天线成本低，表面覆盖范围大。各种UHE粒子的检测方法现在依赖于无线电信号作为主要的可观测量。例如，地面实验，如皮埃尔俄歇天文台的AERA或LOFAR，探测大气中高能粒子引起的空气簇射的无线电发射;冰中实验，如ARA，IceCube或ARIANNA，受益于在更密集的介质中的探测，从而减少了相互作用的长度;最后，气球实验，如ANITA，只需要几个天线就可以进行非常灵敏的UHE中微子探测。无线电探测现在的重点是建立越来越大规模的无线电实验，以提高探测器的灵敏度，并解决在UHE低通量。在这篇文章中，我们概述了过去，现在和未来的实验，用于在空气中（AERA，Auger-Prime，GRAND），气球中（ANITA，PUEO）或其他介质中（IceCube-Gen 2，BEACON，RNO-G）使用无线电技术探测UHE宇宙粒子。
2022-11-07 astro-ph.HE astro-ph.IM
Experimental tests of sub-surface reflectors as an explanation for the ANITA anomalous events
气球携带的ANITA实验旨在通过冰淋浴产生的无线电发射来探测超高能中微子。虽然最初的目的是在南极冰盖内的相互作用，ANITA也证明了自我触发的能力，无线电发射的超高能带电宇宙射线在地球大气层中相互作用。对于在南极冰盖上方产生的阵雨，在南极表面对下行无线电信号的反射应导致极性反转，然后在$\sim$ 35-40公里高度的ANITA吊舱上进行观测。ANITA已经公布了两个即将到来的宇宙射线的异常实例，它们的测量极性与$\sim$ 50 UHECR信号的剩余样本相反。如果观察到的陡峭的向上入射角（相对于水平方向25- 30度）是由于冰中中微子相互作用引起的，则需要非标准模型物理学，因为标准模型横截面将禁止中微子穿透地球所需的长弦。Shoemaker等人认为，冰川学效应可以解释观测到的急剧异常事件。我们在此考虑由Shoemaker等人提供的方案，并发现它们不受现有ANITA和HiCal实验数据的支持。我们注意到，最近报告的四个额外的近地平线异常ANITA-4事件，在$>3σ$的意义，是不符合他们的模型，这需要显着的信号传输到冰。
2022-05-13 astro-ph.HE
Development of a CsI Calorimeter for the Compton-Pair (ComPair) Balloon-Borne Gamma-Ray Telescope
为填补伽马射线 MeV 观测空白，研制了由 30 根 CsI 条组成、采用 SiPM 读出的 ComPair 气球载望远镜 CsI 量能器原型，并验证了其在热真空及 2-25 MeV 束流下的性能。
2023-08-31 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
A search for ultrahigh-energy neutrinos associated with astrophysical sources using the third flight of ANITA
南极脉冲瞬态天线（ANITA）长期气球实验对南极冰盖中的超高能（E > 10^{18} eV）中微子相互作用敏感。ANITA的第三次飞行持续22天，于2014年12月开始。我们开发了一种方法来寻找高能中微子的空间和时间一致的潜在源类ANITA数据。这种方法适用于几个源类：TXS 0506+056 blazar和NGC 1068，第一个潜在的TeV中微子源确定的冰立方，耀斑高能blazar费米全天变率分析报告，伽马射线暴，和超新星。在五个来源类别内的检索中，一个候选者被确定为与SN 2015 D相关，尽管没有达到统计学显著水平。我们继续对源类设置上限。我们进一步评论这种方法的潜在应用，以更敏感的未来工具。
2021-03-15 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Antarctic Surface Reflectivity Measurements from the ANITA-3 and HiCal-1 Experiments
美国宇航局赞助的ANITA项目的主要科学目标是测量超高能中微子和宇宙射线，通过中微子或宇宙射线与地球物质（例如大气或冰分子）相互作用产生的射频信号进行观测。要准确推断这些宇宙射线的能量，需要了解无线电波信号在冰-气边界上的传输/反射。在过去几十年里，利用同一地点的发射机和接收机，对南极表面反射率进行了卫星测量。在2- 45千兆赫频率范围内以接近垂直入射的卫星反射率调查得出了整个南极洲大致一致的反射率图。使用太阳作为射频源，和ANITA-3球载射频天线阵列作为射频接收器，我们还测量了表面反射率在200-1000 MHz的间隔，在仰角12-30度，发现协议与菲涅耳方程的系统误差。为了探测低入射角，南极太阳能技术无法达到，以前的卫星调查也没有探测到，设计了一种新的实验方法（“HiCal-1”）。与以前的测量不同，HiCal-ANITA构成了一个相隔数百公里的双基地发射器-接收器对。用HiCal在200- 600 MHz之间取得的数据显示出与菲涅耳方程的显著偏离，在该频带上随频率恒定，赤字随着入射角的增大而增加，我们将其归因于可能的表面粗糙度、表面颗粒效应、雷达杂波和/或由于地球曲率效应引起的反射区阴影的综合效应。
2017-06-21 astro-ph.HE astro-ph.IM
The ExaVolt Antenna: A Large-Aperture, Balloon-embedded Antenna for Ultra-high Energy Particle Detection
我们描述了ExaVolt天线（EVA）任务的科学动机，实验基础，设计方法和模拟性能，以及计划为NASA在南极洲的亚轨道超压气球计划开发的超高能（UHE）粒子观测站。EVA将在一次飞行中将ANITA的综合总量-目前最先进的UHE亚轨道有效载荷-提高1-2个数量级。该设计基于环形反射器光学器件的一种新应用，该应用利用超压气球表面，以及安装在内膜上的馈电阵列，创建一个超大型无线电天线系统，可以看到下面的南极冰盖。当UHE中微子在冰内相互作用时，或者当UHE宇宙射线在大陆上方的大气中相互作用时通过地球同步辐射。EVA的瞬时天线孔径估计为几百平方米，用于在150-600 MHz频带内检测这些事件。对于标准的宇宙成因UHE中微子模型，EVA应该检测到的订单30次飞行事件在EeV的能量制度。对于UHE宇宙射线，总共将检测到15，000个量级的地球同步辐射事件，其中几百个在10 EeV以上，并且在GZK截止能量以上60个量级
2011-08-09 astro-ph.HE astro-ph.IM
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
Unusual Near-horizon Cosmic-ray-like Events Observed by ANITA-IV
ANITA在2016年底的第四次长时间气球飞行在$0.37^{+0.27}_{-0.17}$人为事件的背景下检测到29个宇宙射线（CR）样事件。CR主要出现在南极冰盖的反射中，产生了特征性的相位反转波形极性。然而，四个低于地平线的类CR事件显示出异常的非反转极性，一个$p = 5.3 \times 10^{-4}$的机会，如果由于背景。所有的异常事件都来自地平线附近的位置; ANITA-4没有观察到类似于之前飞行中看到的两个这样的事件的即将发生的异常事件。
2020-11-20 astro-ph.HE
R-parity Violating Supersymmetric Explanation of the Anomalous Events at ANITA
ANITA气球实验观察到两个EeV能量，来自地平线以下的上行事件。这是令人困惑的，因为（i）没有标准模型（SM）粒子预计将生存通过地球在这样的能量和入射角，（ii）没有这样的事件被冰立方报道。在本文中，我们解决这两个问题，通过调用超越SM的EeV事件的解释，由于衰变的长寿命的二进制的R-宇称违反（RPV）超对称性。特别是，TeV尺度的slepton/squark可以通过EeV中微子与地球内部的电子/核子相互作用共振产生，衰变为轻的长寿命的bino，在衰变回中微子，轻子和/或夸克之前通过地球物质传播，从而在ANITA附近的大气中产生向上的空气簇射。我们发现，ANITA事件可以解释与GeV级的比诺和${\cal O}(0.1)$ RPV耦合，这是符合所有现有的高，低能量的限制。我们还发现，各向同性的中微子流量是不够的超越SM解释这种，和各向异性通量必须调用。最后，我们还解决了这些观察与冰立方明显的紧张局势。在不久的将来，我们的解释的各个方面都可以在不同的前沿进行测试，例如LHC，Belle II，ANITA-IV和IceCube。
2019-01-11 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Characteristics of Four Upward-pointing Cosmic-ray-like Events Observed with ANITA
我们报告四个无线电探测宇宙射线（CR）或CR类事件与南极脉冲瞬态天线（ANITA），美国宇航局赞助的长期气球有效载荷观察。在ANITA-1飞行期间，四个中的两个先前被确定为平流层CR空气阵雨。在ANITA-II飞行期间探测到第三个平流层CR。本文报道了这三个在距地表20-30公里处近水平发展的异常CR事件的特征。此外，我们报告的第四个陡峭向上指向ANITA-I CR类无线电事件，其特征与从冰表面出现的主要事件一致。这表明可能的$τ$ -轻子衰变是这一事件的起源，但这样的解释需要对标准模型$τ$ -中微子截面进行显著的抑制。
2016-06-29 astro-ph.HE
The 2016 Super Pressure Balloon flight of the Compton Spectrometer and Imager
康普顿光谱仪和成像仪（Compton Spectrometer and Imager，COSI）是一种球载软伽马射线成像仪、光谱仪和偏振仪，灵敏度从0.2到5 MeV。利用紧凑的康普顿望远镜设计与12个交叉带，高纯度锗探测器，COSI有三个主要的科学目标：研究511千电子伏的正电子湮没线从银河系平面，图像扩散发射从恒星核线，并执行极化研究的伽马射线暴和其他极端的天体物理环境。COSI刚刚成功完成了NASA新的超压气球的46天飞行，该气球于2016年5月从新西兰瓦纳卡发射。我们提出了仪器和2016年飞行的概述，并讨论了COSI的主要科学目标，预测性能和初步结果。
2017-01-19 astro-ph.HE astro-ph.IM
Trigger system for the Payload for Ultrahigh Energy Observations (PUEO) balloon-borne neutrino detector
Ohio State University（俄亥俄州立大学）；Universidade de Santiago de Compostela（圣地亚哥德孔波斯特拉大学）；Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；University College London（伦敦大学学院）；University of Kansas（堪萨斯大学）；Washington University in St. Louis（华盛顿大学（圣路易斯））；University of Chicago（芝加哥大学）
介绍用于探测超高能中微子的PUEO气球载仪器，其触发系统基于24个芯片数字化仪，采用数字超采样率波束形成器，经多步骤优化，实现多天线波束覆盖，测试显示触发性能及功耗情况。
2026-07-09 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
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
Space-Based Cosmic-Ray and Gamma-Ray Detectors: a Review
为2014年ISAPP暑期学校编写的这篇评论侧重于空间和气球载宇宙射线和伽马射线探测器。它旨在介绍了解仪器性能指标所需的基本概念，它们如何与设计选择联系在一起，以及它们如何有效地用于灵敏度研究。虽然这篇文章的目的不是要做到全面或详尽无遗，但它基本上是自成一体的，因为它简要地回顾了有关的专题，如控制辐射与物质相互作用的基本物理过程和近地环境。
2014-08-04 astro-ph.HE astro-ph.IM
Study of $\mathrm{^{26}Al}$ in the COSI 2016 superpressure balloon flight
康普顿光谱仪和成像仪（COSI）是一个气球携带的紧凑型康普顿望远镜，设计用于测量0.2至5 MeV的$γ$射线天空。COSI的宽视场（FOV）和高纯度锗探测器的出色能量分辨率使其能够独特地探测这种未开发的能量状态。特别是，它可以通过研究放射性同位素$\mathrm{^{26}Al}$在1.809 MeV的扩散发射来促进对恒星核合成的理解。2016年，COSI从新西兰的瓦纳卡（Wanaka）乘坐NASA的超压气球发射升空，飞行了46天。这次飞行在技术和科学上都取得了成功，包括对GRB 160530 A的实时探测和偏振研究，对蟹状星云和银河系中心511 keV正电子湮灭发射的光谱分析，以及对天鹅座X-1的探测。本文详细介绍了2016年数据中银河系$\mathrm{^{26}Al}$ 1.809 MeV签名的第一次最大似然搜索。该分析揭示了在具有3.7 $σ$显著性和（17.0 $\pm$ 4.9）$\times$ 10 $^{-4}$ ph cm $^{-2}$ s $^{-1}$的测量通量的$\mathrm{^{26}Al}$特征的预期能量附近有希望的过量。目前正在进行进一步的探索，以巩固测量。
2021-09-21 astro-ph.HE
Implications of ultra-high energy neutrino flux constraints for Lorentz-invariance violating cosmogenic neutrinos
我们认为洛伦兹不变性违反（LIV）宇宙成因中微子观测的影响，特别关注的约束施加在几个发达的超高能宇宙成因中微子生产模型的最近结果从南极脉冲瞬态天线（ANITA）长时间气球有效载荷，和无线电冰切伦科夫实验（RICE）在南极。在科尔曼和克林肖最初提出的一种设想下，每个轻子家族都可能达到超过光速的最大速度，导致在传播过程中通过几个相互作用通道损失能量。我们表明，未来的观测宇宙成因中微子将提供迄今为止最严格的限制LIV在中微子部门。我们推导出隐含水平的LIV抑制观测预测通量从几个主流的宇宙成因中微子模型，特别是最近受到约束的ANITA和水稻实验。我们通过详细的蒙特卡罗程序模拟宇宙成因中微子通量的传播中存在的LIV引起的能量损失。我们发现，即使在LIV诱导的中微子超光度为（u_v-c）/c ~ 10^{-26}（比电流边界低13个数量级）时，这一过程也会在衰减中微子谱中产生几种可检测的效应。
2012-09-19 astro-ph.HE hep-ph
