KASCADE-Grande - Contributions to the 32nd International Cosmic Ray Conference, Beijing, August, 2011
2011年8月，KASCADE-Grande合作组织对第32届国际宇宙线会议的贡献。
2011-11-23 astro-ph.HE
The Cosmic Ray Energy Spectrum Measured with KASCADE-Grande
KASCADE-Grande是德国卡尔斯鲁厄研究中心的一个多探测器实验，用于测量100 TeV至1 EeV初级能量范围内的广泛空气簇射。这篇文章试图提供一个实验结果的概要。特别是，在10 PeV至1 EeV的范围内的所有粒子的能谱的重建的基础上，部分不同的系统不确定性的来源的四种不同的方法。由于在初级能量和质量方面的可观测量的校准依赖于蒙特卡罗模拟，我们比较了各种方法的结果应用于同一样本的测量数据。此外，第一次调查的宇宙粒子的元素组成，以及强子相互作用模型的测试分析进行了讨论。
2009-10-26 astro-ph.HE
KASCADE-Grande measurements of energy spectra for elemental groups of cosmic rays
KASCADE-Grande空气簇射实验[W. Apel，et al.（KASCADE-Grande collaboration），Nucl.Instrum.2004.方法A 620（2010）202]尤其包括用于测量带电粒子Nch的大型闪烁体阵列和用于μ子计数Nmu的屏蔽闪烁计数器阵列。KASCADE-Grande最适合于10 PeV至2000 PeV能量范围内的宇宙射线测量，其中探索成分对于理解宇宙射线从银河系到河外起源的过渡至关重要。在对KASCADE数据进行膝能区全粒子谱和元素谱重建的基础上，提出了一种新的能谱重建方法。Antoni，et al.（KASCADE collaboration），Astropart. 24（2005）1]，我们现在已经将这些测量扩展到超过200 PeV。通过分析近垂直事件的二维簇射大小谱Nch与Nmu，我们通过展开方法在探测器完全有效的能量范围内重建了不同质量群的能谱。的程序和它的结果，这是基于强子相互作用模型QGSJET-II-02得出的，并产生一个强有力的指示重质量群的主导地位，在覆盖的能量范围内，并在铁谱中的膝状结构在80 PeV左右，提出。这证实并进一步完善了通过对KASCADE-Grande数据的其他分析所获得的结果，这些数据已经为大约80 PeV [W]的宇宙射线的重组分中的膝状结构提供了证据。Apel，et al.（KASCADE…
2013-06-26 astro-ph.HE
Latest Analysis Results from the KASCADE-Grande Data
本文报告KASCADE-Grande全数据集的最新分析，比较多种后LHC强子相互作用模型对轻重原初宇宙线能谱及μ子含量演化的预测。
2023-12-08 astro-ph.HE
Change in the mass composition of primary cosmic radiation at energies in the range of E0 = 1-100 PeV according to data of the KASCADE-Grande experiment
本文根据KASCADE-Grande实验的数据，分析了E0 = 1-100 PeV能量范围内初级宇宙辐射质量组成中最轻核和最重核通量的变化。这种分析是通过最小-最大年龄（Smin-max）的方法广泛的空气簇射（EAS），这是在本文章中提出的。这种方法使得有可能估计初级宇宙辐射质量组成中最轻和最重核的谱指数，并研究所考虑范围内能量E0处这些谱的不规则性。用于估算初级宇宙辐射质量组成的Smin-max方法是基于来自KASCADE-Grande实验的E0 = 1-100 PeV范围内EAS特征的大量样本数据（超过1亿次事件）。结果表明，在E0 = 1-100 PeV的初始能量范围内，初始宇宙辐射质量组成中最轻核的积分谱指数从2.1变化到2.7，最重核的积分谱指数从1.5变化到2.1。这些结果符合KASCADE-Grande协作组得出的结论，即在E0 = 3-5 PeV范围内的初级宇宙辐射核的E0谱中的拐点是由于轻核的消除。用Smin-max方法分析了KASCADE-Grande实验数据库中E0 = 50-75 PeV范围内的初级宇宙辐射E0谱中出现的凸起，发现与伽马（GAMMA-07）实验数据一致。
2021-12-28 astro-ph.HE
Cosmic ray energy spectra derived from KASCADE-Grande data using post-LHC hadronic interaction models
本研究基于KASCADE-Grande簇射大小测量，采用多种后LHC强子模型并计入涨落，更新10 PeV–1 EeV宇宙线能谱，且首次测试EPOS-LHC-R。
2025-08-29 astro-ph.HE
KASCADE-Grande Limits on the Isotropic Diffuse Gamma-Ray Flux between 100 TeV and 1 EeV
KASCADE和KASCADE-Grande是多探测器装置，用于测量超高能宇宙射线的单个空气簇射。根据KASCADE和KASCADE-Grande测量的数据集，90%的C.L.在${10}^{14} - {10}^{18}$ eV的能量范围内确定初级宇宙射线通量中伽马射线通量的上限。分析是通过选择一个低μ子含量的空气簇射相比，由高能核引起的空气簇射的伽马射线诱导的阵雨预期。用$1.1 \times {10}^{-5}$在$3.7 \times {10}^{15}$ eV处得到γ射线占宇宙线总通量的最佳上限。转换为绝对伽马射线通量，这对一些基本的天体物理模型设置了限制，例如至少一个冰立方中微子过剩模型的源距离。
2017-10-08 astro-ph.HE
High-energy cosmic rays measured with KASCADE-Grande
对几百TeV以上的高能宇宙射线的探测是通过观测广泛的空气簇射实现的。利用KASCADE-Grande的多探测器装置，研究了高能宇宙射线从膝下到2 EeV的能谱、元素组成和各向异性。此外，大的高质量的数据集允许不同的测试强子相互作用模型的有效性，用于解释空气簇射测量。经过16年多的时间，卡斯卡德-格兰德实验于2012年底终止了测量。本文将概述迄今为止所取得的数据分析的主要成果，并将报告KCDC的状况，KCDC是KASCADE宇宙射线数据中心，该中心将通过一个基于网络的界面向感兴趣的公众提供数据。
2013-08-07 astro-ph.HE
KASCADE-Grande measurements of energy spectra for elemental groups of cosmic rays
位于德国KIT-Karlsruhe的KASCADE-Grande实验由一个用于测量带电粒子N_ch的大型闪烁体阵列和一个用于μ子计数N_mu的屏蔽闪烁计数器阵列组成。KASCADE-Grande针对能量范围为10 PeV至1000 PeV的宇宙射线测量进行了优化，从而能够验证预期约为100 PeV的铁谱中的拐点。探索这一能量范围内的成分对于理解从银河系到河外宇宙射线的转变具有根本的重要性。继早期的研究元素光谱重建的膝盖能量范围内，从KASCADE数据，我们现在已经将这些测量扩展到超过100 PeV。通过分析二维簇射尺寸谱N_ch与N_mu的关系，利用展开方法重建了不同质量群的能谱。的程序和它的结果，给铁核的光谱中的膝状结构的证据，将被提出。
2013-08-09 astro-ph.HE
Study of the muon content of very high-energy EAS measured with the KASCADE-Grande observatory
KASCADE-Grande探测器是一个空气簇射阵列，专门用于研究具有非常高能量（E = 10^{16} - 10^{18} eV）的初级宇宙射线。该仪器由不同的粒子探测器系统组成，适用于详细研究大气中宇宙射线产生的广泛空气簇射（EAS）的性质。在用探测器研究的EAS观测量中，发现了带电粒子数、μ子含量（在不同的能量阈值下）和电子数。通过将这些空气簇射参数的测量结果与MC模拟的预期结果进行比较，可以用KASCADE-Grande实验在高能区检验不同的强子相互作用模型。在这项工作中，结果的演变的EAS的μ子内容与天顶角的研究，与KASCADE-格兰德仪器进行，介绍。测量结果进行了比较，从MC模拟的基础上QGSJET II，QGSJET II-04，SIBYLL 2.1和EPOS 1.99强子相互作用模型的预测。观察到实验和模拟之间的不匹配。一个类似的问题，发现在大气中的μ子的横向分布函数的演变。
2013-08-14 astro-ph.HE
Status and Future Prospects of the KASCADE Cosmic-ray Data Centre KCDC
KCDC，即“卡斯卡德宇宙射线数据中心”，是一个基于网络的界面，最初从卡斯卡德-格兰德完成的空气簇射实验中获得的科学数据可供天体粒子界以及感兴趣的公众使用。在过去的7年里，我们不断地通过各种版本扩展数据库，并增加了KASCADE-Grande实验的探测器组件数量以及数据集和相应的模拟。在最新版本中，我们为特定的KASCADE-Grande事件选择添加了一个新的独立数据库，并通过该技术创建了集成其他实验数据库和数据的技术，例如亚美尼亚空气淋浴实验MAKET-ANI的数据。此外，我们还提供了如何使用这些数据的教育示例，来自各种实验的100多个宇宙射线能量谱，最近还连接了一个公共服务器，可以访问Quixyter笔记本电脑。在本文中，我们介绍了KCDC的简史，最近发布的主要功能，以及将讨论未来的发展计划。
2021-08-17 astro-ph.HE
The KASCADE-Grande experiment: measurements of the all-particle energy spectrum of cosmic rays
在QGSJET II/FLUKA强子相互作用模型的框架内给出了由KASCADE-Grande实验测量的E = 10^{16} - 10^{18} eV的全粒子能谱。根据μ子的大小和带电粒子的总数，分别和组合使用了三种不同的方法。从研究中发现，由于特征的存在，频谱不能完全由光滑的幂律描述。
2010-09-23 astro-ph.HE
Kneelike structure in the spectrum of the heavy component of cosmic rays observed with KASCADE-Grande
本文报道了在约$8 \times 10^{16}$ eV处观测到的重初级粒子宇宙线能谱的陡化现象。这种结构也可以在全粒子能谱中看到，但不太重要。虽然在$3-5 \times 10^{15}$ eV处的宇宙射线谱的“膝”被卡斯卡德实验指定为轻的初级质量，但卡斯卡德-格兰德实验发现的新结构是由重的初级质量引起的。这一结果是通过在$10^{16}$至$10^{18}$ eV的初级能量范围内对广泛的空气簇射的次级粒子的带电粒子和μ介子分量进行独立测量而获得的。在单事件的基础上分析数据，同时考虑到两个观测值的相关性。
2011-10-05 astro-ph.HE
The spectrum of high-energy cosmic rays measured with KASCADE-Grande
本文描述了由KASCADE-Grande实验测量的大范围空气簇射的簇射尺寸（带电粒子总数）和μ介子总数导出的10**16 eV ~ 10**18 eV的宇宙射线能谱。由此产生的所有粒子的能谱表现出强烈的暗示硬化的光谱在约2x 10 **16 eV和一个显着的陡峭在c。8x10**16 eV。这些观察结果挑战了膝盖和脚踝之间的频谱是单一幂律的观点。可能的情况下产生这样的功能进行了讨论的天体物理过程，可以解释从银河系到河外起源的宇宙射线的过渡区。
2012-06-18 astro-ph.HE
Large- and Medium-Scale Anisotropies in the Arrival Directions of Cosmic Rays observed with KASCADE-Grande
本文研究了由KASCADE-Grande空气簇射实验观测到的宇宙射线到达方向的各向异性。该分析基于约2370万个事件的公共数据，重建的初级能量超过1 PeV。我们采用了一种新的最大似然重建方法的宇宙射线各向异性，弥补虚假的各向异性引起的本地检测器的影响。我们没有发现大规模的偶极子各向异性的数据，与官方的结果一致的基础上，传统的东西导数方法的证据。另一方面，一个中位能量为33 PeV的宇宙射线子集显示了一个角直径为40度的中等尺度特征的强有力证据。在考虑到别处效应后，该中等尺度特征的试验后显著性为4 $σ$水平。
2019-11-29 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Energy spectra of KASCADE-Grande based on shower size measurements and different hadronic interaction models
KASCADE-Grande致力于研究初级能量范围从10 PeV到1 EeV的宇宙射线空气簇射。多探测器系统使我们能够重建带电粒子，电子和μ子的个别空气簇射数与高精度。基于带电粒子簇射尺寸（$N_{ch}$）谱，重建了宇宙射线的全粒子能谱，并应用常强度截断法校正了大气中的衰减效应。能量校准是通过使用CORSIKA模拟与高能相互作用模型QGSJET-II-2，QGSJET-II-4，EPOS 1.99和SIBYLL 2.1，其中FLUKA已被用作所有情况下的低能相互作用模型。在不同的强子模型中，预测了不同的簇射粒子丰度。这种模式的差异，在观测值将进行比较和讨论，这方面的贡献。此外，通过使用具有增加统计量的数据，将呈现通过不同的相互作用模型的更新的能谱。
2013-09-17 astro-ph.HE
The <lnA> study in the primary energy range 10^{16} - 10^{17} eV with the Muon Tracking Detector in the KASCADE-Grande experiment
KASCADE-Grande μ子跟踪探测器能够高精度地测量能量超过0.8 GeV的EAS μ子的方向，距离簇射中心高达700米。重建的μ子径迹被用来研究μ子赝快度（eta）分布。这些分布与强子相互作用中产生的母体介子的赝快度分布几乎相同。通过比较测量和模拟的粒子簇射的eta分布，可以检验高能强子相互作用模型的质量。在这种情况下，将显示QGSJet-II-2和QGSJet-II-4模型的比较。赝快度分布反映了EAS的纵向发展，因此，对宇宙射线初级粒子的质量很敏感。使用从MTD数据获得的eta分布的各种参数，可以计算CR的平均对数质量。将给出在10 ^{16} eV-10 ^{17} eV初级能量范围内的分析结果，其中eta分布为第一四分位数（Q1）。<lnA>
2013-08-09 astro-ph.HE
Longitudinal EAS-Development Studies in the Air-Shower Experiment KASCADE-Grande
位于KASCADE实验中的一个大面积（128 m^2）μ子跟踪探测器（MTD）已经建成，其目的是在大于18 r.l.的条件下通过径迹测量来识别大范围空气簇射中的μ子（E_mu > 0.8 GeV）及其方向。屏蔽μ子轨道相对于簇射轴的取向用径向角和切向角表示。用三角测量法确定了μ子产生高度H_μ。利用H_mu观测到宇宙线初级粒子从轻到重的跃迁，簇射能量Eo从1-10 PeV逐渐增加。研究了15 km以上第一相互作用的μ子赝快度分布，并与蒙特卡罗模拟进行了比较。
2010-10-13 astro-ph.HE
Probing the evolution of the EAS muon content in the atmosphere with KASCADE-Grande
利用KASCADE-Grande天文台的观测资料，研究了大气中甚高能空气簇射（EAS）的μ子含量的演化。为此，本文根据$10^{16.3}$和$10^{17.0} \, \mbox{eV}$簇射能的实验数据，得到μ子在大气中的衰减长度为$Λ_μ= 1256 \, \pm 85 \, ^{+229}_{-232}(\mbox{syst})\, \mbox{g/cm}^2$。与高能强子相互作用模型QGSJET-II-02、SIBYLL 2.1、QGSJET-II-04和EPOS-LHC的预测值比较，发现大气中EAS μ子含量的衰减比预测值低。然而，与后LHC模型的偏差不太显著。这种偏差的存在似乎与EAS的横向μ子密度分布的模拟和测量的天顶角演化之间的差异有关，这也导致了在距离EAS核心很大的距离处，簇射μ子密度的测量吸收长度与预测值之间的差异。研究的不足表明，所有考虑的强子相互作用模型都未能一致地描述在上述能量制度的EAS的μ子含量的天顶角演化。
2018-01-17 astro-ph.HE
Ankle-like Feature in the Energy Spectrum of Light Elements of Cosmic Rays Observed with KASCADE-Grande
卡斯卡德-格兰德实验的最新结果为$E = 10^{16.92 \pm 0.10} \, \mathrm{eV}$的宇宙射线全粒子谱中的一种温和的膝状结构提供了证据，发现这是由于重初级粒子通量的陡化造成的。光和中间质量的组合成分的光谱被发现是兼容的一个单一的幂律的能量范围从$10^{16.3} \, \mathrm{eV}$到$10^{18} \, \mathrm{eV}$。在本文中，我们通过使用统计数据增加的数据来更新该分析，这些数据来自包括最近测量结果的更大数据集，并使用更大的基准区域。此外，应用了用于增强光原色的优化选择标准。我们发现了轻元素的光谱特征，即随着幂律指数从$-3.25 \pm 0.05$到$-2.79 \pm 0.08$的变化，在$E = 10^{17.08 \pm 0.08} \, \mathrm{eV}$处硬化。
2013-04-26 astro-ph.HE
The LOPES experiment - recent results, status and perspectives
自2003年以来，卡尔斯鲁厄理工学院的LOPES实验一直在40至80 MHz的频率范围内与KASCADE-Grande空气簇射探测器同步获取无线电数据。各种实验配置已被用来研究的方面，如能量标度，地磁依赖性，横向分布和偏振的无线电发射的宇宙射线。KASCADE-Grande提供的高质量的每事件空气簇射信息是许多研究的关键，甚至使我们能够与无线电发射的模拟进行详细的每事件比较。在这篇文章中，我们给出了LOPES所获得的结果的概述，并提出了不断发展的实验的现状和前景。
2010-09-02 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
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
Test of the hadronic interaction model EPOS with air shower data
本文将强子相互作用模型EPOS~1.61在空气簇射模拟程序CORSIKA中的预测结果与KASCADE实验的观测结果进行了比较。调查表明，EPOS的预测与KASCADE测量不兼容。所看到的差异很可能是由于使用了一组太高的非弹性强子截面。
2009-01-29 astro-ph.HE
The KASCADE Cosmic-ray Data Centre KCDC: Granting Open Access to Astroparticle Physics Research Data
“卡斯卡德宇宙射线数据中心”是一个门户网站（\url{https://kcdc.ikp.kit.edu}），向感兴趣的公众提供卡斯卡德-格兰德天体粒子物理实验的数据。KASCADE实验是一个大面积探测器，通过探测大面积的空气簇射来测量高能宇宙射线。多探测器装置KASCADE及其扩展KASCADE-Grande在2013年停止了其所有组件的主动数据采集，经过20多年的数据采集，2012年底。自2013年与KCDC首次发布以来，我们进行了多次更新，为公众提供了超过4.33亿个空气淋浴的测量和重建参数。此外，KCDC还提供Meta数据信息和文档，使专家社区以外的用户能够执行自己的数据分析。从三个不同的高能量相互作用模型的模拟数据已被提供，以及从各种实验的测量和公布的光谱汇编。此外，详细的教育实例应鼓励高中生和早期研究人员了解天体粒子物理学、宇宙辐射以及大数据的处理和科学数据的可持续和公共提供。
2018-06-14 astro-ph.HE astro-ph.IM
Cosmic ray mass composition at the knee using azimuthal fluctuations of air shower particles detected at ground by the KASCADE experiment
本研究证明 $LCm$ 参数可作为 KASCADE 实验中宇宙射线质量成分的有效鉴别器，发现重核在膝折处占主导且与多种天体物理模型相符，为 LHAASO 实验提供了重要分析工具。
2023-09-04 astro-ph.HE
Energy spectra of elemental groups of cosmic rays with the KASCADE experiment data and machine learning
基于 KASCADE 实验档案数据与新型机器学习技术，重建了 1.4-100 PeV 宇宙线各元素群能谱，发现质子与氦能谱的膝行为及铁组分硬化迹象，其系统不确定性低于以往实验。
2024-05-02 astro-ph.HE
Centaurus A: the one extragalactic source of cosmic rays with energies above the knee
所有能量的宇宙射线的起源仍然不确定。在本文中，我们提出并探讨了一个天体物理方案，以产生宇宙射线的能量范围从低于$10^{15}$ $3 \times 10^{20}$ eV。我们在这里表明，只有我们的银河系和射电星系Cen A，每个都有自己的银河系宇宙射线粒子，但那些来自射电星系的能量被活跃的黑洞发出的喷流中的相对论激波推高，足以描述能量范围PeV到接近ZeV的最新数据。在这整个能量范围内的数据可从实验卡斯卡德，卡斯卡德-格兰德和皮埃尔俄歇天文台。这里计算出的能谱正确地再现了膝盖以外的测量光谱，与广泛持有的预期相反，不需要其他河外源人口来解释数据，即使在能量远低于一般截止预期在$6 \times 10^{19}$ eV，格赖森-扎采平-Kuzmin关闭由于与宇宙学微波背景的相互作用。我们提出了几个预测的源人口，宇宙射线的组成和传播到地球，可以在不久的将来进行测试。
2012-01-30 astro-ph.HE
The energy-spectrum of light primaries in the range from 10^{16.6} to 10^{18.2} eV
KASCADE实验的Grande扩展数据使我们能够研究能量超过10^{16} eV的初级宇宙射线引起的大范围空气簇射。事件的能量是根据在110 m a.s.l.高度测量的带电粒子数（Nch）和μ子数（Nμ）来估计的。虽然这两个数字的组合用于能量，但比率定义了主质量（组）。最近用KASCADE-Grande测量的组合轻和中等质量分量的光谱被发现在10^{16.3}和10^{18} eV之间的能量范围内符合单一幂律和破幂律。在这方面的贡献，我们将提出调查的可能结构的光谱中的光原色增加统计数据，从一个更大的数据集，包括最近的测量，并通过使用一个更大的基准面积比以前的研究。利用更好的统计精度和优化的增强光原色的选择标准，我们发现了能量为10^{17.08+-0.08} eV的光分量的光谱硬化（踝）的证据。
2013-08-08 astro-ph.HE
Escape model for Galactic cosmic rays and an early extragalactic transition
我们表明，宇宙射线（CR）膝盖可以完全解释能量依赖的CR泄漏从银河系，与所有现有的数据非常适合。我们测试这一假设计算在银河系磁场的个人CR的轨迹。我们发现，CR逃逸时间$τ_{\rm esc}(E)$表现出膝状结构周围$E/Z={\rm few}\times 10^{15}$ eV的小相干长度和强度的湍流磁场。所得的强度为不同组的核是一致的KASCADE和KASCADE-Grande确定的，使用简单的幂律注入光谱。从银河系到河外CR的过渡在$\approx 2\times 10^{18}$ eV处终止，而河外CR对$\gtrsim 2\times 10^{16}$ eV处的次优势质子通量有相当大的贡献。在这个模型中，在中能区到脚踝的河外CR的自然来源是正常星系和星暴星系。逃逸模型提供了一个很好的$\ln(A)$数据拟合，它预测的CR偶极子的相位变化强烈的能量范围之间的$1\times 10^{17}$和$3\times 10^{18}$ eV，而我们的估计的偶极子幅度是一致的观察。
2015-05-06 astro-ph.HE
Cosmic Ray Origin: Lessons from Ultra-High-Energy Cosmic Rays and the Galactic/Extragalactic Transition
我们研究银河宇宙射线（GCR）的起源问题，根据光谱最高能量端的数据。我们认为，皮埃尔俄歇天文台和卡斯卡德-格兰德实验的数据表明，银河系和河外成分之间的过渡发生在脚踝的能量在全粒子宇宙射线谱，并在能量的顺序为$10^{17}$ eV的质子。银河系质子如此高的能量似乎很难与一般的观点相一致，即GCR是由单个超新星遗迹（SNRs）的前向激波的标准扩散激波加速过程加速的。我们还审查了各种困难的标准SNR-GCR连接，有关轻元素丰度的演变和显着的同位素异常。我们指出，银河系中超新星注入的大部分能量实际上是在超级气泡中释放的，因此这可能在宇宙射线的起源中发挥重要作用，并且可以以一种相当自然的方式解决标准SNR-GCR场景中的一些持续问题。
2014-10-09 astro-ph.HE
On the cosmic ray spectrum from type II Supernovae
对于被广泛接受的银河系CR在SNR冲击中被加速的想法来说，最重要的挑战之一是粒子可以被加速的最大能量。共振流的不稳定性，长期调用的磁场放大在冲击，不能提供足够高的字段和足够有效的散射，以确保粒子加速到膝盖。在这里，我们讨论这种不稳定性的非共振版本，其更快的增长和放大场的更大值，增加了可实现的最大能量。由于其较高的爆炸速率，我们专注于II型SNe在其红超巨星风膨胀，我们发现，Ejecta支配（ED）和Sedov-Taylor（ST）阶段之间的过渡发生在非常早期的时间。在这种环境中，加速粒子谱没有高能量指数截止，但在最大能量（EM）处出现谱突变。此外，质子的最大能量可以很容易地达到PeV能量。利用这个模型，我们试图拟合KASCADE Grande和ARGO-YBJ数据，但未能找到一个参数组合，可以解释这两个数据集。我们讨论了这两个数据集所隐含的不同情况。
2015-07-22 astro-ph.HE
Ultra high energy cosmic rays: implications of Auger data for source spectra and chemical composition
我们使用动力学方程的方法来描述超高能宇宙线质子和原子核的传播，并计算预期的光谱和质量组成在地球上的源注入光谱和化学丰度的不同假设。当与皮埃尔俄歇天文台观测到的谱、伸长率$X_{max}(E)$和色散$σ(X_{max})$相比较时，可以得出几个重要的结论：a）原子核的注入谱必须非常硬，$\sim E^{-γ}$与$γ\sim 1-1.6$ ; b）源中电荷$Z$的原子核的最大能量必须是$\sim 5Z\times 10^{18}$ eV，因此不需要加速到极高的能量; c）只有在加入一个具有陡峭注入谱的{ \it ad hoc}轻河外组分（$\sim E^{-2.7}$）的代价下，才能得到与俄歇谱的拟合。从这个意义上说，在踝关节（$E_{A}\approx 5\times 10^{18}$ eV），所有的成分都来自河外，因此表明从银河到河外的宇宙射线的跃迁发生在踝关节以下。有趣的是，在光谱和标准化方面，上面假设的额外的河外光分量与最近由卡斯卡德-格兰德测量的分量相比很好。
2014-09-17 astro-ph.HE
Cosmic-Ray Mass Composition around the Knee via Principal Component Analysis
本研究利用主成分分析重建KASCADE实验膝区宇宙线质量组成，显著降低对强子模型的依赖，并发现轻组分减少、重组分增加，与LHAASO-KM2A及GSF模型一致。
2025-10-09 astro-ph.HE
A new method to measure the attenuation of hadrons in extensive air showers
高能宇宙射线撞击地球大气层，相互作用产生大范围的空气簇射。本文提出了一种新的方法来推断强子在空气簇射中的衰减。用KASCADE实验的闪烁体阵列记录的电子和μ子的数目来估计簇射诱导初级粒子的能量。用大型强子量能器测量了达到观测水平的强子能量。利用到达地面的能量与初级粒子能量的比值，导出了强子在空气簇射中的衰减长度。在从$10^6$ GeV到$3\cdot10^7$ GeV的能量范围内，获得的衰减长度从170 \gcm 2增加到210 \gcm 2。实验结果进行了比较，根据当代高能量相互作用模型的模拟预测。
2009-07-09 astro-ph.HE
Interferometric Radio Measurements of Air Showers with LOPES: Final Results (ICRC 2017)
LOPES是KASCADE-Grande粒子探测器阵列的无线电扩展，由多达30个天线组成，测量40至80 MHz之间的宇宙射线空气簇射的无线电发射，能量阈值约为100 PeV。即使有粒子探测器的外部触发，在卡尔斯鲁厄理工学院的嘈杂环境中，也很难将空气簇射信号与无线电背景分离。对于典型的事件，这是唯一可能的，因为数字，干涉波束形成技术率先由LOPES宇宙射线探测。利用这种技术，LOPES在空气簇射的无线电发射及其与簇射性质的关系方面取得了重要发现，例如其能量和纵向发展。到目前为止，几乎所有的结果都已被随后的天线阵列所证实，但对于数字干涉测量，LOPES的结果仍然是唯一的。最近，我们完成了无线电发射的CoREAS模拟的端到端管道，包括测量的背景和所有已知的探测器响应以及干涉分析技术。因此，我们提出了一个更新的重建最重要的淋浴参数：到达方向，能量，和$X_\mathrm{max}$。
2017-08-02 astro-ph.HE astro-ph.IM
High energy cosmic-ray interactions with particles from the Sun
能量高于$10^{16}$ eV的宇宙射线质子在太阳附近经过时，可能会与太阳发射的光子相互作用，并被激发产生$Δ^+$共振。当$Δ^+$衰变时，它产生π介子，π介子进一步衰变为μ介子和光子，可以用地面探测器探测到。来自太阳附近的μ子、光子对（来自$π^0$衰变）或单个高能光子的通量将是一个相当引人注目的特征，这些粒子的通量是对宇宙射线核子通量的一个相当直接的测量，与宇宙射线的组成无关。在围绕太阳的$15^\circ$内的立体角中，光子对的通量约为$\SI{1.3e-3}{}$粒子/（km $^2\cdot$ yr），而μ子的通量约为$\SI{0.33e-3}{}$粒子/（km $^2\cdot$ yr）。这超出了目前的探测器，如望远镜阵列，俄歇，卡斯卡德-格兰德或冰立方。然而，μ子通量可能被下一代空气簇射阵列或中微子探测器（如ARIANNA或ARA）探测到。我们讨论了一些详细的实验前景。其他发生在太阳附近的宇宙射线相互作用也进行了简要的讨论。
2011-03-25 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Constraining the position of the knee in the galactic cosmic ray spectrum with ultra-high-energy diffuse $γ$-rays
最近在西藏AS的$γ$实验中测量到了高达$957$ TeV的$γ$射线扩散发射。假设它是由宇宙线核与星际介质之间的强子相互作用产生的，它要求宇宙线核的加速应远远超过PeV能量。目前，对不同物种的宇宙线谱的测量显示出不同的结果。西藏实验表明，质子加氦的谱在PeV以下有一个早期的膝。如果这是正确的话，弥漫的$γ$射线辐射将表明在PeV能量以上的银河宇宙射线的额外成分。这第二个组成部分可能来自最近的超高能$γ$射线观测所揭示的所谓PeVatron的源群，并可能有助于宇宙射线通量达到第二个膝盖的能量。另一方面，KASCADE测量表明质子的膝关节高于PeV。在这种情况下，由西藏天文台观测到的弥散$γ$ -射线可以很好地解释为只有一个宇宙射线成分。这两个人（即。Tibet膝和KASCADE膝）可以通过漫射$γ$射线和宇宙线核的光谱结构来区分。未来HERD和LHAASO实验对单个原子核光谱的测量以及LHAASO对扩散$γ$射线的测量可以共同约束这两种情况。
2022-11-06 astro-ph.HE hep-ph
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
