High Energy Cosmic Rays from Decaying Supersymmetric Dark Matter
受最近PAMELA和ATIC结果的启发，我们计算了最轻超粒子（LSP）暗物质衰变的电子和正电子通量。我们假设LSP是暗物质的主要成分，并考虑R宇称被非常弱地破坏的情况，使得LSP的寿命变为10^26秒的量级。我们将看到，在这样选择寿命的情况下，衰变产生的宇宙射线电子和正电子可能是PAMELA和ATIC观测到的异常电子和正电子通量的来源。我们考虑的可能性，LSP是引力子，最轻的中性中微子，标量中微子，并讨论如何产生的通量依赖于暗物质模型。我们还讨论了γ射线和反质子的通量，并表明这些通量可以与PAMELA和ATIC异常解释的参数区域的观测值相一致。
2009-05-27 astro-ph.HE hep-ph
High energy cosmic rays
我在这里回顾一些我们正在学习的物理学，并期望在不久的将来通过对宇宙射线的观察来学习。对宇宙射线的研究综合了来自加速器、地面阵列、大气荧光探测器以及气球和卫星实验的数据。我将讨论皮埃尔俄歇天文台，PAMELA，ATIC和FST的数据以及其他实验。
2009-03-26 astro-ph.HE
Consistent description of leptonic and hadroninc spectra in cosmic rays
AMS协作组最近发布了关于宇宙线轻子和强子的数据，这些数据可以揭示宇宙线物理学中两个令人兴奋的问题：一方面，能量超过10 GeV的CR正电子分数上升的起源，另一方面，在TeV能量的CR质子和氦中观察到的光谱特征的性质。关于较重的核，ATIC-2实验最近报道了一个令人困惑的光谱上升，能量约为50 GeV/核子，在几个初级/初级比涉及铁，如O/Fe或C/Fe比。在这项工作中，AMS数据描述使用两个组件的情况下，总CR通量是由具有不同属性的源加速的通量的混合物提供。在这张图片中，讨论了附近超新星遗迹内部次级CR产生的作用。特别是，我们提出了我们的C/Fe和O/Fe比模型的预测，与ATIC-2实验发现的光谱异常。
2015-10-30 astro-ph.HE
Electrons and Positrons in Cosmic Rays
本文综述了近十年来高能宇宙线电子和正电子天体物理学的研究成果。异常，观察到的数据中最近的实验（可能在电子光谱和PAMELA异常的正电子分数的颠簸）进行了讨论，通过系统地使用简单的解析解的宇宙线电子的传输方程。解释异常起源的三种主要方法被认为是：假设正电子是纯次级粒子的保守方法;附近的源，如恒星的起源;和暗物质的起源。这篇评论还讨论了无法选择的电子模型或暗物质模型来解释电子异常的基础上，电子光谱与通常的大能量binning（$\gtrsim15%$）。有观点认为，与暗物质起源相反的附近恒星起源的特征可能是Malyshev等人论文（2009年）中预测的宇宙射线电子谱的精细结构，并在高分辨率ATIC实验（2009-2011年）的数据中观察到。迄今为止，高分辨率ATIC数据是文献中发表的这类实验结果。因此，应尽快通过其他实验对其进行检验。一般来说，最近大多数实验的数据之间也存在相当有争议的情况，因此，迫切需要新的高精度和高统计实验。
2013-03-25 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
Anti-Matter in Cosmic Rays : Backgrounds and Signals
最近的PAMELA和ATIC数据似乎表明，正电子宇宙射线超过约10 GeV，这可能是由于银河系暗物质粒子湮灭。然而，这一信号的背景存在许多不确定性，这使得我们的任务难以约束暗物质或任何其他天体物理学解释这些最近令人惊讶的数据。
2009-05-20 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
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
Spatial-Dependent Diffusion of Cosmic Rays and the Ratio of pbar/p, B/C
最近对宇宙线谱的精确测量表明，PAMELA、CREAM、ATIC、AMS 02实验的原子核在~200 GV处出现异常硬化，而AMS 02实验的初级电子在几十GeV处出现异常硬化。特别是AMS 02最新观测到的pbar/p比值呈现平坦分布，进一步验证了次级粒子的光谱异常。这些新现象表明传统的宇宙射线传播模型受到了挑战。本文采用DRAGON软件包中的双晕模型的物理图像，通过追踪源分布，采用空间相关的传播系数D（r，z，ρ）。在这种情况下，模型计算得到的是初核和电子的双分量谱，同时由于银盘中D（r，z，ρ）的刚性依赖性较小，次级与初级的比值必然比传统传播模型的计算结果更加平坦。结果表明，在银盘中仅采用空间相关的传播系数D（r，z，ρ），就可以再现质子、电子的光谱硬化以及pbar/p和B/C的平坦比。
2015-09-28 astro-ph.HE
Cosmic Rays from Dark Matter Annihilation and Big-Bang Nucleosynthesis
PAMELA和ATIC实验对宇宙射线电子和正电子通量的测量表明存在具有大湮灭截面的湮灭暗物质。我们表明，大爆炸核合成时期的暗物质湮灭影响轻元素丰度，并给出了严格的约束，这种情况下的强子湮灭的暗物质的湮灭方案。对轻子湮灭暗物质模型的限制就不那么明显了。
2009-06-29 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Dark Matter Signals In Cosmic Rays?
扩散伽马射线背景辐射（GBR）的通量并不能证实，在南极洲上空的气球飞行中使用ATIC仪器在300-800 GeV之间测量的宇宙射线电子通量的过剩，是普遍的，正如暗物质湮灭所预期的那样。在10-100 GeV范围内，PAMELA测量到的宇宙射线电子通量中正电子的比例随能量的增加也不意味着暗物质的起源：它与银河系宇宙射线的两个主要来源之和的预期一致，即非相对论性球形喷出物和超新星爆炸的高度相对论性喷流。
2009-03-10 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
On the Positron Fraction and the Spectrum of the Electronic Component in Cosmic Rays
PAMELA最近对宇宙射线中正电子分数的观测表明，在1-10 GeV能量范围内，正电子在宇宙射线中占总电子分量的比例开始减少，之后增加。在本文中，我们表明，这是很自然的期望这样的宇宙射线传播模型的背景下，正电子分数的增加。它表明，这个比率应达到一个渐近值~0.6在非常高的能量。PAMELA的具体测量帮助我们区分宇宙线传播的各种模型，特别是，它们支持嵌套漏盒模型。结合HESS、FERMI、ATIC和其他实验对总电子成分的观测，它们还提供了一种估算银河系中离散宇宙射线源直接加速的电子光谱的方法。
2009-06-11 astro-ph.CO astro-ph.HE
On the e$^+$e$^-$ excesses and the knee of the cosmic ray spectra -- hints of cosmic rays acceleration at young supernova remnants
超新星遗迹长期以来一直被认为是银河系宇宙射线的来源，最高可达千万亿电子伏特，但仍缺乏令人信服的证据。在这项工作中，我们探讨了宇宙线谱的微妙特征，如宇宙线谱的膝关节和电子/正电子通量的过度最近观察到的ATIC，H.E.S.S.，费米-拉特和帕梅拉。数值计算表明，在类似于年轻超新星遗迹的环境中，高能宇宙射线与背景光子相互作用产生$^+$-$^-$对的情况下，可以很好地再现宇宙射线谱的这些特征.这样一个连贯的解释的成功反过来又证明了至少有一部分宇宙射线可能在年轻的超新星遗迹中被加速。
2009-06-17 astro-ph.HE hep-ph
Cosmic Rays from Leptophilic Dark Matter Decay via Kinetic Mixing
如果用衰变的暗物质来解释，PAMELA实验所观察到的10 GeV以上的宇宙射线中正电子分数的急剧上升，暗示了一种有利于轻子通道的潜在产生机制。我们考虑这样一种情况，其中一部分暗物质是由一个完整的隐藏扇区U（1）的高吉诺组成的，它只通过微小的动力学混合与可见扇区相互作用。暗物质的第二种成分是由中性伴子组成的，根据质谱，最轻的中性伴子或隐藏的高根伴子变得不稳定，容易衰变。我们分析了宇宙射线，即正电子，河外γ射线和反质子通量的贡献，这可能是由于这些衰变，并证明，反质子的生产可以自然抑制。此外，我们简要地讨论了明显的双峰结构的ATIC数据级联衰减隐藏的高吉诺，以及可能的签名费米。
2009-03-20 astro-ph.HE hep-ph
Galactic diffuse gamma rays --- recalculation based on the new measurements of cosmic electron spectrum
在这项工作中，我们重新审视了全天银河弥漫$γ$ -射线辐射考虑到新的测量宇宙射线电子/正电子谱的PAMELA，ATIC和费米，这表明超出预期的流量在传统的模型中的宇宙电子/正电子过剩。由于额外电子/正电子的来源尚不清楚，我们考虑三种不同的情况来解释过量：天体物理来源，如银河系天体，暗物质衰变和湮灭。此外，还采用了Fermi-LAT中银河系外扩散$γ$射线的新结果。与费米-LAT观测相比，没有新来源的背景宇宙射线给出较低的漫射$γ$射线，这与先前的分析一致。天体物理源的方案预测扩散的$γ$ -射线与背景的差异很小。费米扩散$γ$射线数据不支持具有$τ^{\pm}$终态的暗物质湮灭模型，而衰减暗物质场景只有很少的约束。此外，由于终态辐射，在暗物质的漫射$γ$射线谱的较高能量（$\sim$ TeV）处，这些总是一个凸起。最后，我们发现，费米-LAT扩散$γ$射线数据可以通过简单地扩大电子光谱的归一化而不引入任何新的来源来解释，这可能表明，在给定精确的背景估计的情况下，当前对暗物质模型的约束可以强得多。
2010-07-04 astro-ph.HE
Origin of the spectral upturn in the cosmic-ray C/Fe and O/Fe ratios
观测到的银河系宇宙射线的光谱具有几个令人兴奋的特征，例如能量超过~10 GeV的正电子分数的上升以及能量为~300 GeV/核子的质子和氦的光谱硬化。ATIC-2实验最近报道了一个意想不到的光谱上升，在涉及铁的元素比，如C/Fe或O/Fe比，在能量超过50 GeV每个核子。人们认识到，所观察到的正电子过剩可以解释在附近的源的宇宙线强子的扩散冲击加速过程中的π介子生产过程。最近，有人提出，附近的源占主导地位的GeV-TeV光谱的情景可能与质子和原子核中观察到的斜率的变化有关，这将被解释为本地分量和银河系源的大尺度分布之间的通量转换。在这里，我表明，在一个两个组件的情况下，与附近的源，光谱跃迁的形状预计将略有不同的重核，如铁，因为它们的传播范围是空间上的限制与星际物质的非弹性碰撞。这使得轻核和重核之间的初级/初级比的预测成为可能。从这个效果，一个光谱向上的预测在C/Fe和O/Fe的比例，良好的ATIC-2数据。
2015-09-18 astro-ph.HE
A possible approach to three-dimensional cosmic-ray propagation in the Galaxy IV. Electrons and electron-induced gamma-rays
基于考虑与磁流体湍流碰撞引起的随机再加速的宇宙线扩散晕模型，研究了电子分量及其产生的扩散$γ$射线（D $γ$ 's）的行为.在这些研究中出现的银河系参数基本上是相同的强子CR组件中出现的，而我们还需要星际辐射场的信息，同时考虑到依赖于两个光子的能量，$E_{\scriptsize {ph}}$，和位置，$\vct{r}$。我们将计算结果与强子、电子和D $γ$的结果进行了比较，其中包括FERMI的最新结果，得到了两个显著的结果：1）电子能谱在1，TeV以下能量为$E_e^{-3}$，在500，GeV附近不表现出明显的能谱特征，与ATIC和PPB-BETS谱中出现的显著过剩相反，2）D $γ$谱中的EGRET GeV过量既不是由于天文起源（银河系中心的CR谱硬得多），也不是由于宇宙学起源（暗物质湮灭或衰变），而是由于仪器问题。然而，在本文中，我们把我们的兴趣，而保守的这三个组件之间的内部关系，使用{ \it共同}星系参数。我们发现，它们是在合理的和谐与对方的理论和实验的不确定性，除了电子异常的问题，而一些增强的D $γ$的出现在银河系高纬度与$|b| > 60^\circ$在GeV区域。
2010-10-27 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
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
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
Possible Interpretations of the High Energy Cosmic Ray Electron Spectrum measured with the Fermi Space Telescope
费米大面积望远镜以前所未有的精度提供了对高能（20 GeV至1 TeV）宇宙射线电子和正电子谱的测量。该测量为研究宇宙射线的起源和扩散传播以及寻找暗物质的可能证据提供了独特的探测器。在这篇文章中，我们主要关注宇宙射线电子和正电子的天体物理来源，其中包括标准的初级和次级扩散星系的贡献，以及附近的点源，预计将有助于更显着的更高的能量。在这个框架内，我们讨论了费米结果与其他最近的实验数据的高能电子和正电子（特别是最近的PAMELA，ATIC，PPB-BETS和H.E.S.S.报告）的可能的解释。
2009-07-02 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 e^\pm, \bar p, γand neutrino rays in leptocentric dark matter models
暗物质湮灭是PAMELA、ATIC、FERMI-LAT和HESS最近观测到的宇宙射线中$e^\pm$过量的主要解释之一。任何提出来解释这些数据的暗物质湮灭模型都必须解释PAMELA数据只在$e^\pm$光谱中显示过量而在反质子中没有显示过量的事实。有趣的是，反质子的湮灭模式是完全不允许的，还是只在低能量下被抑制。大多数提出的模型在所有能量范围内都有可以忽略的反质子。我们发现，细心$U(1)_{B-3L_i}$暗物质模型可以解释$e^\pm$过剩与抑制反质子模式在低能量，但在较高的能量有相当大的反质子过剩。PAMELA和AMS的近期数据可以为这类模型提供关键的检验。宇宙$γ$射线数据可以进一步排除一些模型。我们还表明，这个模型有有趣的宇宙中微子签名。
2009-10-12 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Measurement of the cosmic electron plus positron spectrum with the MAGIC telescopes
能量在TeV范围内的宇宙电子通过同步辐射和逆康普顿过程迅速失去能量，导致相对较短的寿命（~ 10^5年）。它们只能从相对较近的来源（<1千秒差距）看到。在几百GeV的光谱中，有一些意想不到的特征，正如几个实验所测量的那样（ATIC，Fermi和H.E.S.S.其中），可能是由局部源（例如暗物质）或由暗物质湮灭/衰变引起的。为了研究这些可能性，需要在TeV能量区域进行新的测量。由于立体声系统的完成，MAGIC切伦科夫实验足够灵敏，可以测量几百GeV到几TeV之间的宇宙电子通量。通过蒙特卡罗模拟，电子信号必须从强子宇宙射线的压倒性背景中提取。在这里，我们提出的第一个结果的宇宙电子光谱测量与魔术望远镜。
2011-10-18 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
Anomalous Galactic Cosmic Rays in the Framework of AMS-02
质子和氦核是宇宙辐射中最丰富的成分，它们的宇宙射线能谱在能量超过100 GeV/核子时表现出显著的硬化。AMS-02的最新数据证实了这一特征，具有更高的意义。这一数据挑战了目前银河系源中宇宙射线加速和在银河系中传播的模型。在这里，我们解释了所观察到的质子和氦核的光谱中的宇宙射线扩散理论在湍流天体物理源的最新进展，作为不同的宇宙射线扩散制度之间的过渡的结果。我们利用从正常扩散到超扩散的转变改变了粒子加速的效率并引起谱指数的变化这一事实重建了观测到的宇宙线谱。我们发现，计算的质子和氦谱与数据吻合得很好。
2016-12-19 astro-ph.HE
Cosmic rays: constraints from future MeV detectors
Osservatorio Astrofisico di Arcetri, INAF（Arcetri天文台，意大利国家天体物理研究所）；Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences（波兰科学院核物理研究所）；Instituto de Astrofìsica de Andalucìa, CSIC（安达卢西亚天体物理研究所，西班牙高等科学研究委员会）；Laboratoire Univers et Particules de Montpellier, CNRS/Université de Montpellier（蒙彼利埃宇宙与粒子实验室，法国国家科学研究中心/蒙彼利埃大学）；Institute for Physics and Astronomy, University of Potsdam（波茨坦大学物理与天文学研究所）；Deutsches Elektronen-Synchrotron, DESY（德国电子同步辐射中心）
本文探讨未来MeV探测器对宇宙射线的研究，分析其在银河系演化中的作用，提出利用未来任务探索宇宙射线物理性质的新前景。
2026-03-16 astro-ph.HE
Tidally disrupted stars as a possible origin of both cosmic rays and neutrinos at the highest energies
潮汐破裂事件（TDEs）是恒星在大质量或超大质量黑洞附近被强大的引力撕裂的过程。如果在这样的过程中喷射，粒子加速可能发生在内部冲击中。我们证明，喷射的TDE可以同时描述所观察到的中微子和宇宙射线通量在最高的能量，如果恒星与较重的成分，如碳-氧白矮星，潮汐中断，这些事件是足够丰富的。我们模拟的光强子相互作用都在TDE喷流和在通过河外空间的传播，我们表明，同时描述的超高能宇宙线（UHECR）和PeV中微子数据意味着，在喷流的核级联发展的光强子相互作用。
2019-07-12 astro-ph.HE
Non-Thermal Production of WIMPs, Cosmic $e^\pm$ Excesses and $γ$-rays from the Galactic Center
在本文中，我们提出了一个暗物质模型和研究方面的现象。我们的模型是基于一个新的暗物质部门与U（1）'规范对称性加上离散对称添加到粒子物理学的标准模型。暗物质区的新场没有强子荷，只与轻子耦合。我们的模型不仅可以产生中微子质量等级，而且还可以通过非热轻子生成产生重子数不对称性。新的U（1）对称性的破缺产生了宇宙弦。暗物质粒子产生的非热从宇宙弦环衰变，使之能够获得足够大的湮灭截面来解释所观察到的宇宙射线正电子和电子通量最近测量的PAMELA，ATIC，PPB-BETS，费米-LAT，HESS实验，同时保持所需的整体暗物质能量密度。宇宙弦环衰变产生的暗物质粒子的高速度导致低相空间密度，从而导致具有恒定密度核心的暗物质轮廓，这与热产生的冷暗物质密度不断向中心上升的情况形成对比。结果，银河系中心暗物质湮灭的末态轻子态辐射的伽马射线通量被抑制，满足HESS伽马射线观测的约束。
2009-05-08 astro-ph.HE 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
Rome University 1（罗马第一大学）；Gubkin University（古布金大学）；University of Durham（杜伦大学）；Southern Federal University（南联邦大学）；National Research Nuclear University MEPhI（莫斯科国立核研究大学MEPhI）；Virtual Institute of Astroparticle physics（虚拟高能天体物理研究所）
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
Broadband Modeling of Low Luminosity Active Galactic Nuclei Detected in Gamma Rays
低光度活动星系核比明亮的星系核更丰富，离我们更近，但由于它们很暗，所以更难探索。我们选择了NGC 315、NGC 4261、NGC 1275和NGC 4486这四个已经被费米-LAT探测到的γ射线源。我们收集了不同望远镜的长期射电、光学和X射线数据，分析了NGC 4486的XMM-牛顿数据，NGC 315的XMM-牛顿和Swift数据。我们分析了2008年至2020年期间收集的所有费米-LAT数据。电子被假定为加速到相对论能量的亚秒差距尺度的喷流，辐射的同步加速器和同步加速器自康普顿辐射覆盖无线电伽马射线的能量。该模型可以拟合四个光源的大部分多波长数据点。然而，NGC 315和NGC 4261的伽马射线数据点只能很好地拟合到1.6 GeV和0.6 GeV，分别在这个模型中。这促使我们找出从这些源检测到的更高能量γ射线的来源。以前曾在无线电和X射线频率中从这些来源观察到千秒差距尺度的喷流。如果我们假设这些源的千秒差距尺度的喷流中也产生了γ射线，这些喷流是由超相对论性电子对星光光子的逆康普顿散射产生的，那么就有可能拟合更高能量的γ射线数据。我们的研究结果还表明，强烈的宿主星系的排放需要产生千秒差距尺度的喷流的GeV辐射。
2021-07-21 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
Rare Events searches with Cherenkov Telescopes
地基成像切伦科夫望远镜阵列观测在TeV范围内宇宙伽马射线产生的扩展大气簇射中发射的切伦科夫辐射。这些事件的速率通常被2-3个数量级更丰富的宇宙射线诱导的阵雨所压倒。这些“背景”事件中的大部分在在线触发级别被否决，但相当大的一部分仍然通过数据采集系统并被保存用于离线重建。这些事件携带了什么样的信息，通常在分析中被拒绝？有没有可能这些数据中隐藏着奇异的签名？在贡献中，一些科学的情况下，和有关的问题，为当前和未来一代的这些望远镜的事件重建将进行讨论。
2017-01-13 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
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
Extragalactic magnetic field constraints from ultra-high-energy cosmic rays from local galaxies
我们解释了本地恒星形成星系的位置和超高能宇宙射线（UHECR）的方向，最近发现的皮埃尔俄歇天文台（PAO），在物理参数：本地源的密度和磁场管理的UHECR传播的相关性。我们包括一个随机河外磁场描述的顶部银河系磁场模型，以确定从源位置合奏预期的UHECR偏转水平。除了在磁场偏转，我们还考虑到能量损失与背景光子场以及光谱和成分测量的PAO。我们发现PAO各向异性测量和本地恒星形成星系密度之间的一致性大的河外磁场强度与$B > 0.2 \ \rm nG$（相干长度为$1 \ \rm Mpc$）在$5σ$的置信水平。更大的源密度导致更各向同性的背景，因此允许较弱的河外磁场。然而，以如此丰富的资源加速UHECR的发展更具挑战性。另一方面，太大的源密度和河外磁场强度也是不利的，因为这会降低预期的各向异性水平。这导致$B < 22 \ \rm nG$和$ρ_0 < 8.4 \cdot 10^{-2} \ \rm Mpc^{-3}$的上限为90\ %置信水平。
2021-12-06 astro-ph.HE
Current status and desired accuracy of the isotopic production cross-sections relevant to astrophysics of cosmic rays II. Fluorine to Silicon (and updated LiBeB)
本文扩展了宇宙射线核反应产生截面的排序至O到Si核（Z=8-14）并更新LiBeB结果，强调高精度核数据对确定天体物理量和暗物质搜寻的决定性作用。
2024-06-09 astro-ph.HE hep-ex nucl-ex
Propagation and energy deposition of cosmic rays' muons on terrestrial environments
地球不断受到来自星际介质的辐射的撞击。光谱中能量很低的一端被地磁场屏蔽，但能量高于地磁截止值的带电粒子将穿透大气层，并可能相互作用，产生次级粒子。一些天体物理事件，如伽马射线暴和超新星，当发生在短距离时，由于辐射通量的暂时增强，可能会影响地球的生物圈。在地球大气层中，高能宇宙射线大量产生μ子。这些粒子由于其截面小，能够深入地下和水下，有可能影响通常被认为是屏蔽辐射的生物小生境。利用Geant 4工具包研究了高能宇宙射线产生的μ子在地球大气中的相互作用。我们分析了水和地壳中的穿透力，以及根据粒子类型和能量的细菌类物质内的相互作用效应，并注意到由于二次粒子而造成偏离轨道损伤的可能性。
2014-10-26 astro-ph.EP astro-ph.HE
Origin of hardening and universality of cosmic rays spectra in GV-PV rigidity region
最近的球载和卫星实验确定了宇宙射线光谱行为的新特征。对所有数据的分析表明，在$>200$ GV区观察到最丰富的初级宇宙线核谱随刚性增加而硬化。与此同时，次级宇宙射线的刚性依赖性明显不同。AMS-02数据表明，在200 GV以上，次级宇宙射线Li、Be、B比初级He、C、O硬化得更多。在本文中，我们讨论了一个新的情况下，自洽地描述这些新的宇宙射线谱的功能。我们证明了AMS-02测量的宇宙线谱的斜率的变化所造成的过渡从多个遥远的银河系源的贡献，包括核相互作用的粒子加速这些源与星际介质在银河系中游荡，主要是本地的贡献。我们还发现在刚性$R> 10^5$ GV处观察到光谱普适性。
2019-05-16 astro-ph.GA astro-ph.HE
Estimates for Very High Energy Gamma Rays from Globular Cluster Pulsars
低质量X射线双星（LMXRB）被认为是回收毫秒双星（MSP）的祖先，大量存在于球状星团（GC）中。因此，预计各总部所在地将容纳大量的中型企业。这一点在观测上也得到了证实。MSP连续地将相对论性电子注入到其光柱之外的环境区域中，并且这些相对论性粒子通过同步加速器和逆康普顿（IC）过程产生非脉冲辐射。因此，它是可能的，在广义相对论（GR）框架拖动MSP模型的背景下，预测非脉冲非常高的能量辐射预计从附近的GC。我们使用一个周期衍生物清洁样品的MSP在47 Tuccenda，其中集群潜力的影响，对个人的周期衍生物已被删除。使用Monte Carlo过程，包括脉冲星的几何形状的影响，我们得到平均注入光谱（相对较小的误差）的粒子离开MSP。这些光谱接下来被用来预测累积的同步加速器和IC光谱，预计从47 Tuccenda，这是一个下限，因为没有再加速假设。我们发现，来自47 Tuccenda的IC辐射可能对H.E.S.S.可见，这取决于星云场B以及GC中MSP的数量N。像钱德拉和哈勃这样的望远镜可能会发现，如果视场中有许多未分辨的源，很难测试散射辐射的SR分量预测。这些结果可以重新调整为其他GC，其中较少的信息是可用的，假设通用的GC MSP特征。
2009-09-21 astro-ph.HE
Measurement of the Iron Spectrum with the MAGIC Telescopes
本研究利用 MAGIC 望远镜的直接切伦科夫技术识别铁核空气簇射，以在数 TeV 以上能区弥补天基探测器统计不足，测量铁宇宙线能谱。
2025-10-20 astro-ph.HE
Fermi-LAT kills dark matter interpretations of AMS-02 data. Or not?
许多论文试图用暗物质衰变或湮灭来解释PAMELA和AMS-02观测到的宇宙射线中的正电子异常。然而，宇宙伽马射线研究的最新进展对这些尝试提出了挑战。事实上，正如我们所示，任何合理的DM模型解释的正电子异常大量产生最终状态的辐射和逆康普顿伽马射线，这不可避免地导致矛盾与费米-LAT各向同性扩散伽马射线背景测量。此外，对银河系矮卫星的费米-LAT观测，应该富含DM，没有发现明显的伽马射线信号。我们提出了一个通用的方法，其中宇宙射线的主要贡献来自于暗物质盘，并证明了DM起源的正电子异常和宇宙γ射线观测之间的紧张关系可以得到缓解。我们考虑一个简单的模型，其中DM衰变/湮灭成带电轻子，和一个模型无关的粒子生产的最小情况下，我们估计DM盘的最佳厚度。简要讨论了可能的形成机制及其性质。
2017-01-11 astro-ph.GA astro-ph.HE
Pulse and Polarization Structures in Axion-Converted X-rays from Pulsars
Brown University（布朗大学）；Abdus Salam International Centre for Theoretical Physics（阿卜杜斯·萨拉姆理论物理国际中心）
研究通过分析脉冲星X射线的脉冲与极化结构，探讨轴子转化的X射线特性，结合数据拟合验证轴子解释的可行性，并提出更精确的结论可能性。
2025-11-24 astro-ph.HE hep-ph
Current status and new perspectives on cosmic ray deuterons
本研究利用GALPROP和3D太阳调制模型分析大气层顶部氘核通量与氘氦比，发现模型在低能区拟合良好但在高能区低估数据，揭示了轻核与重核传播有效扩散的差异，有待AMS-02进一步解决。
2023-07-26 astro-ph.HE
On the energy of the protons producing the very high-energy astrophysical neutrinos
我们研究的能量分布的质子，可以产生一个天体物理中微子与给定的观察到的能量，在TeV-PeV范围内，无论是通过$pp$或$pγ$相互作用。由于在高质心能量下π介子产生的多重性增加，因此产生的平均质子能量可能比通常使用的近似值$E_p\simeq 20E_ν$大得多。此外，$pγ$过程的阈值可以导致$\langle E_p\rangle /E_ν$值的显著增加，从而降低中微子能量。结果敏感地依赖于假设的质子光谱，因为陡峭的光谱给较低能量的中微子尾的权重较小，这些中微子尾是由大量的低能π介子衰变产生的。在$pγ$方案中，它们还敏感地依赖于目标光子的光谱。这些结果对于将中微子光谱的可能特性与产生它们的相应宇宙射线的特性联系起来特别重要。我们还讨论了相关的生产的伽马射线的来源。
2020-11-25 astro-ph.HE hep-ph
High energy extragalactic multimessenger backgrounds from starburst and dead galaxies
本文研究星暴星系和年老星系的高能辐射贡献，指出星系集体辐射仅能解释少量河外中微子，但可构成河外γ射线背景的主要部分，且其中相当比例可能来自轻子过程。
2025-05-04 astro-ph.GA astro-ph.HE
Exploring one giga electronvolt cosmic gamma rays with a Cherenkov plenoscope capable of recording atmospheric light fields, Part 1: Optics
为高探测率时间分辨低能（十亿电子伏特）宇宙伽马射线，提出记录大气簇射完整切伦科夫光场的新型全光场望远镜，克服景深、像差和变形限制，实现大面积探测。
2024-02-09 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
MOVES IV. Modelling the influence of stellar XUV-flux, cosmic rays, and stellar energetic particles on the atmospheric composition of the hot Jupiter HD 189733b
热辐射源为研究高能辐射对系外行星大气中的前生物合成的潜在贡献提供了宝贵的天然实验室。在MOVES（eVaporating Exoplanet及其恒星的多波长观测）计划的第四篇论文中，我们研究了不同类型的高能辐射对热木星HD 189733b大气中有机和前生物分子产生的影响。我们的模型结合了MOVES计划的X射线和紫外线观测以及3D气象局统一模型的3D气候模拟，通过STAND2019网络模拟大气成分和动力学化学。此外，银河系宇宙射线和恒星高能粒子的影响也包括在内。我们发现，被照射的昼面和阴暗的夜面之间辐射场的差异导致化学丰度的变化比宿主恒星XUV发射的变化更强烈。我们确定铵（NH4+）和氧（H3O+）的指纹离子电离的大气由银河系宇宙射线和恒星粒子。所有被考虑的高能辐射类型都对关键有机分子的丰度有增强作用，如氰化氢（HCN），甲醛（CH2O）和乙烯（C2H4）。后两种是氨基酸甘氨酸（C2H5NO2）生产途径中的中间体，其丰度足以通过JWST进行潜在检测。
2021-06-16 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
PAMELA Measurements of Cosmic-ray Proton and Helium Spectra
质子和氦核是宇宙辐射中最丰富的成分。要了解宇宙射线在银河系中的加速和随后的传播，需要精确测量它们的通量。我们报告精确测量的质子和氦光谱的刚性范围1 GV-1.2电视进行的卫星实验PAMELA。我们发现，这两个物种的光谱形状是不同的，不能很好地描述了一个单一的幂律。这些数据挑战了目前的宇宙射线加速超新星遗迹，然后在银河系中扩散传播的范式。我们需要更复杂的宇宙射线的加速和传播过程来解释我们数据中观察到的光谱结构。
2011-03-21 astro-ph.HE
HERO (High Energy Ray Observatory) optimization and current status
HERO是基于重电离量热计的空间实验，旨在直接测量宇宙射线，通过高精度能谱测量解决膝区起源之谜，计划2029年后发射。
2023-06-23 astro-ph.HE astro-ph.IM
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
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
Observations of Forbush Decreases of cosmic ray electrons and positrons with the Dark Matter Particle Explorer
Forbush衰减（FD）是伴随着日冕物质抛射（CME）或冕洞高速流而产生的带电粒子强度的快速衰减。主要是利用地基中子监测网，通过对大气原子与宇宙射线相互作用产生的次级中子进行计数，间接测量各种宇宙射线的积分强度。天基实验可以分辨粒子的种类，但能量范围受到相对较小的接受度的限制，除了最丰富的粒子，如质子和氦。因此，PAMELA实验仅在低能区（$<5$ GeV）对宇宙线电子和正电子的FD进行了有限的统计研究。本文利用暗物质粒子探测器记录的电子和正电子数据，对2017年9月发生的FD事件进行了研究。给出了从2GeV到20GeV的时间分辨为6小时的FD的演化。在宇宙射线强度的时间剖面上，我们观测到两个太阳高能粒子事件，其中较早且较弱的一个在中子监测数据中没有显示出来。此外，电子和正电子通量的幅度和恢复时间都表现出明显的能量依赖性，这对于探测日冕物质抛射对行星际环境的扰动是很重要的。
2021-09-30 astro-ph.HE
Measurement of the cosmic-ray proton spectrum from 40 GeV to 100 TeV with the DAMPE satellite
质子是宇宙辐射中最丰富的成分，精确测量质子的光谱对于了解银河系中宇宙射线的来源和加速是必要的。利用暗物质粒子探测器（DAMPE）两年半的观测数据，测量了动能从40 GeV到100 TeV的宇宙线质子通量。这是第一次直接测量宇宙射线质子高达~100 TeV的高统计数据。测得的光谱证实了以前的实验发现的光谱硬化，并揭示了在~13.6 TeV的软化，与光谱指数从~2.60变化到~2.85。我们的结果表明，在低于所谓的膝盖能量的宇宙射线的一个新的光谱特征的存在，并揭示了银河系宇宙射线的起源新的光。
2019-10-01 astro-ph.HE
A Unified Explanation of Gamma-Ray and Neutrino Spectra from Astrophysical Sources Based on the Gluon Condensation Model
East China Normal University（华东师范大学）
本文基于胶子凝聚模型，研究了高能天体源的伽马射线和中微子谱，通过拟合观测数据并预测中微子谱，发现部分源符合模型预测，而另一源则表现出不同行为，为多信使发射提供了新视角。
2026-05-11 astro-ph.HE
