On the energy deposition by electrons in air and the accurate determination of the air-fluorescence yield
空气荧光产额绝对值的不确定性仍然严重限制了超高能宇宙射线初级能量的准确性。在实验室中精确测量该参数反过来又取决于对实验碰撞室中沉积的能量的仔细评估。在这项工作中，我们讨论的能量沉积的计算和它的准确性。升级的Monte Carlo算法，我们已经开发的结果进行了比较，使用Geant 4得到的，表现出良好的协议。这些更新的能量沉积计算用于对绝对荧光产率的可用测量值进行一些校正，使我们能够获得这一重要参数的可靠世界平均值。
2012-07-12 astro-ph.IM physics.ins-det
The Fluorescence Detector of the Pierre Auger Observatory (CALOR2010 Proceedings)
皮埃尔·俄歇天文台是一个专为研究超高能宇宙射线而设计的设施。该观测站结合了两种不同类型的探测器：一个由1，600个水切伦科夫站组成的地面阵列，放置在一个1.5公里的三角形网格上，覆盖3，000多公里$^2$ ;一个由24台望远镜组成的荧光探测器，位于地面阵列周边的4座建筑物内。每台荧光望远镜由440个光电倍增管组成，收集空气簇射中的带电次级粒子激发大气中的氮分子时产生的紫外线。由于氮荧光的强度与空气簇射期间沉积在大气中的能量成比例，因此空气荧光测量可用于对宇宙射线初级能量进行量热测量。由表面阵列和荧光望远镜独立观测到的阵雨，称为混合事件，对天文台的功能至关重要，因为它们允许对表面探测器进行独立于模型的校准。在本文中，我描述了探测器和最重要的测量。
2010-11-30 astro-ph.IM
Space-based Extensive Air Shower Optical Cherenkov and Fluorescence Measurements using SiPM Detectors in context of POEMMA
作为NASA天体物理探测级任务，极端多信使天体物理探测器（POEMMA）旨在识别超高能宇宙射线（UHECR）的来源并观察宇宙中微子。POEMMA由两个航天器组成，在525公里高度、28.5 $^\circ$倾角轨道上以松散编队飞行。每个航天器都有一个施密特望远镜，具有大的收集面积和宽视场（FoV）。采用一种新的焦平面进行优化，以观察紫外荧光信号从广泛的空气淋浴（EAS）和光学切伦科夫信号从EAS。在UHECR立体荧光模式下，POEMMA将测量20 EeV以上的UHECR的光谱，成分和全天分布，具有高统计数据以及对UHE中微子的显着灵敏度。POEMMA航天器被设计为快速重新定向到机会目标（ToO）中微子模式，以观察具有独特灵敏度的瞬态天体物理源。在这种模式下，POEMMA将能够通过测量地球中tau中微子相互作用引起的$τ$ -轻子衰变的向上移动的EAS来探测20 PeV以上的宇宙tau中微子事件。在本文中，POEMMA的科学目标和仪器设计进行了总结，重点是在POEMMA的SiPM实现，随着切伦科夫EAS信号的特性的范围内提供的宽波长灵敏度的SiPM的详细讨论。还将讨论SiPM和目前计划用于POEMMA的MAPMT之间的荧光响应的比较，评估SiPM执行EAS荧光测量的潜力。
2020-10-10 astro-ph.IM
The impact of the air-fluorescence yield on the reconstructed shower parameters of ultra-high energy cosmic rays
准确了解荧光产额及其对大气特性（如压力、温度或湿度）的依赖关系，对于在使用荧光技术的实验中获得宇宙射线初级能量的可靠测量至关重要。在这项工作中，几组荧光产率数据（即绝对值和猝灭参数）进行了描述和比较。一个简单的程序来研究重建的簇射参数（能量和簇射最大深度）作为主要功能的函数的假设的荧光产率的影响已经开发。作为应用，研究了碰撞截面的水汽和温度依赖性对荧光产额的影响及其对重建初始能量和簇射最大深度的影响。
2010-11-03 astro-ph.HE astro-ph.IM
The Small Contribution of Molecular Bremsstrahlung Radiation to the Air-Fluorescence Yield of Cosmic Ray Shower Particles
一个小的贡献的分子韧致辐射的紫外线范围内的空气荧光产率估计的基础上以前开发的方法在千兆赫频率范围内的淋浴的无线电探测的框架。首先，这种方法被证明是提供一个估计的主要贡献的荧光产量由于去激发的C $^3Π_{\mathrm{u}}$电子水平的氮分子的B $^3Π_{\mathrm{g}}$一个相当于$Y_{[337]}=(6.05\pm 1.50)~$兆电子伏$^{-1}$在800百帕的压力和293 K的温度条件下，比较以及以前的专门工作和实验结果。然后，在相同的压力和温度条件下，由分子韧致辐射诱导的荧光产额被发现是$Y_{[330-400]}^{\mathrm{MBR}}=0.10~$ MeV $^{-1}$的空气荧光探测器用于检测大气中的超高能宇宙射线引起的广泛的空气簇射感兴趣的波长范围内。这意味着，在荧光检测器检测到的波长在330和400 nm之间的$\simeq 175~$光子中，其中一个是由分子韧致辐射产生的。虽然很小，但当考虑荧光检测器的绝对能量标度时，这种贡献对于系统不确定性的总预算是不可忽略的。
2016-06-21 astro-ph.IM physics.ins-det
Measurement of the near-infrared fluorescence of the air for the detection of ultra-high-energy cosmic rays
研究了空气及其主要成分氮、氧在近红外波段的荧光发射。气体被95kV电子束激发，荧光被InGaAs光电二极管检测到，灵敏度低至约1700 nm。我们用傅里叶变换红外光谱仪记录了发射光谱。还通过比较近红外信号与由Si光电二极管检测的已知紫外荧光来测量光产额。讨论了利用大气近红外荧光探测超高能宇宙射线的可能性，指出了这一新方法的优缺点。
2010-09-17 astro-ph.IM physics.ao-ph physics.ins-det
The Unreasonable Effectiveness of the Air-Fluorescence Technique in Determining the EAS Shower Maximum
我们回顾了所有现有的空气荧光测量的伸长率广泛的空气淋浴（平均EAS淋浴最大值（Xmax）与淋浴能量E的日志）超过1017 eV的斜率。我们发现所有当前和历史上的实验在30年内的能量范围从1017到3x 1018 eV显着的协议。在这个能量区间内的平均伸长率接近80 gm/cm 2/decade。在这个能量以上，北半球的实验与48 +/- 10 gm/cm 2/decade的平均伸长率非常一致，而南半球的实验具有26 +/- 2 gm/cm 2/decade的平坦伸长率。我们指出，考虑到在较低能量下的一致性，造成这种差异的可能的系统原因是不可能的。考虑到这一点，仅世界伸长率数据就可以表明北半球和南半球的UHECR成分差异，从而表明北半球和南半球天空中的UHECR源的多样性。
2021-12-01 astro-ph.HE astro-ph.IM
A Study of the Effect of Molecular and Aerosol Conditions in the Atmosphere on Air Fluorescence Measurements at the Pierre Auger Observatory
皮埃尔·俄歇天文台的空气荧光探测器设计用于对10 ^18 eV以上的宇宙射线产生的大范围空气簇射进行量热测量。为了校正这些测量结果中大气波动带来的影响，天文台配备了一组监测仪器来记录探测器所在地的大气状况，探测面积超过3，000平方公里。大气数据被广泛用于空气簇射的重建，并且对于正确确定簇射能量和簇射极大值的深度特别重要。本文总结了皮埃尔俄歇天文台自2004年开始正常运行以来测量的分子和气溶胶条件，并讨论了这些测量对空气簇射重建的影响。在10^18和10^20 eV之间，由于所有大气效应导致的系统不确定度在簇射能量测量中从4%增加到8%，在簇射最大值测量中从4 g/cm ^2增加到8 g/cm ^2。
2010-02-02 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Cerenkov Events Seen by The TALE Air Fluorescence Detector
望远镜阵列低能扩展（TALE）是一个混合的，空气荧光探测器（FD）/闪烁体阵列，旨在研究能量高于$\sim3\times10^{16}$ eV的宇宙射线引发的簇射。TALE FD位于犹他州西部沙漠，由10台覆盖海拔31-58 $^{\circ}$的望远镜和14台海拔3-31 $^{\circ}$的望远镜组成。与所有其他FD一样，由TALE记录的簇射事件的子集是簇射粒子产生的切伦科夫光占总观察到的光信号的子集。事实上，对于具有较高仰角覆盖范围的望远镜，低能切伦科夫事件构成了绝大多数触发的宇宙射线事件。在典型的FD数据分析过程中，丢弃该事件子集，并且仅保留大部分信号光子来自空气荧光的事件。在这次演讲中，我将报告一项研究，以重建TALE的高海拔观测望远镜所看到的“切伦科夫事件”。蒙特卡罗研究和对TALE观察到的真实事件的第一次观察看起来非常有希望。即使作为单目检测器，在此分析中采用的几何重建方法允许在一定程度上的指向精度。初步的蒙特卡罗研究表明，预期的能量分辨率优于25 $%$。有可能将TALE的低能量范围扩展到低于$10^{16}$ eV。这将是第一次将专门设计为空气荧光探测器的探测器用作成像切伦科夫探测器。
2013-09-30 astro-ph.HE astro-ph.IM
Atmospheric multiple scattering of fluorescence light from extensive air showers and effect of the aerosol size on the reconstruction of energy and depth of maximum
大范围空气簇射的能量和最大$X_{\rm max}$深度的重建依赖于荧光光子在大气中的多次散射。在这项工作中，我们解释了如何大气气溶胶，特别是它们的大小，在其传播过程中散射的荧光光子。使用蒙特卡罗模拟的光的散射，依赖于气溶胶条件的多个散射光的记录信号的贡献是完全参数化。第一次提出了一个明确的依赖于气溶胶的大小。最后，使用这个新的参数化，大气气溶胶对能量和对$X_{\rm max}$重建的影响，由地面探测器在$30~$ km观测到的垂直广泛的空气簇射：对于典型的气溶胶条件，多次散射导致能量的$5\pm1.5\%$和$X_{\rm max}$的$4.0\pm 1.5~$ g/cm $^2$的系统性高估，其中不确定性指的是气溶胶尺寸的变化。
2014-03-17 astro-ph.IM hep-ex physics.ao-ph
The relevance of fluorescence radiation in Cherenkov telescopes
切伦科夫望远镜对大范围空气簇射产生的大气荧光也很敏感。然而，成像空气切伦科夫望远镜IACT和广角切伦科夫探测器WACD的重建算法忽略了这一贡献。在本文中，我们评估的荧光污染的切伦科夫信号的MC模拟在两种切伦科夫望远镜和一些典型的观测情况。海拔2200米观测高度的结果。地示出了此外，IACTs作为荧光望远镜的可行性和能力进行了讨论的一些几何计算的援助。
2018-10-03 astro-ph.IM hep-ex
Precise measurement of the absolute fluorescence yield of the 337 nm band in atmospheric gases
报道了与超高能宇宙线探测器有关的氮337 nm带的绝对荧光产额的测量结果。两个独立的校准的荧光发射诱导的120 GeV的质子束：切伦科夫光从束粒子和校准的光从氮激光器。在1013 hPa和293 K的温度下，在空气中的荧光产额被发现是$Y_{337} = 5.61\pm 0.06_{stat} \pm 0.21_{syst}$光子/MeV。当与UHECR实验目前使用的荧光产额相比时，这种测量将不确定性提高了三倍，并对宇宙射线光谱的能量尺度的确定产生了重大影响。
2012-10-25 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Precise Measurement of the Absolute Yield of Fluorescence Photons in Atmospheric Gases
我们在费米实验室测试束上测量了荧光光子的绝对产额。采用切伦科夫辐射作为参考校准光源，系统不确定度为5%。通过使用激光光源的独立校准进行交叉检查。超高能宇宙射线的能量标度不确定性有望得到显著改善。
2011-01-19 astro-ph.HE astro-ph.IM
Air Shower Observation by a Simple Structured Fresnel lens Telescope with Single Pixel for the Next Generation of Ultra-High Energy Cosmic Ray Observatory
为了弄清超高能宇宙射线（UHECR）的起源，需要改进统计和对质量组成敏感的观测。由于通量小，未来将不可避免地扩大UHECR观测站;然而，升级目前使用的探测器将是昂贵的。因此，我们正在开发一种新的荧光探测器用于UHECR观测。建议的荧光探测器，称为宇宙射线空气荧光菲涅尔透镜望远镜（CRAFFT），具有非常简单的结构，可以观察到的空气簇射的纵向发展。此外，CRAFFT有可能大大降低为UHECR研究建立一个大型观测站的成本。我们在望远镜阵列现场部署了四个CRAFFT探测器，并进行了测试观测。我们已经成功地观察到10个空气簇射事件使用CRAFFT。因此，CRAFFT可以成为实现下一代UHECR观测站的解决方案。
2019-03-05 astro-ph.HE astro-ph.IM
Reconstruction of energy and arrival directions of UHECRs registered by fluorescence telescopes with a neural network
本研究提出一种概念验证卷积神经网络，基于JEM-EUSO合作组的两台望远镜模型数据重建超高能宇宙射线的能量与到达方向，还验证了卷积编码器-解码器的EAS径迹识别能力，方法可推广至其他荧光望远镜。
2024-12-07 astro-ph.IM
First Detection of Extensive Air Showers Using a Small-Aperture Fluorescence Telescope
D.V. Skobelstyn Institue of Nuclear Physics, M.V. Lomonosov Moscow State University（莫斯科国立大学D.V.斯科别尔钦核物理研究所）；Faculty of Physics of M.V. Lomonosov Moscow State University（莫斯科国立大学物理系）；Cosmic Ray Department, Yerevan Physics Institute（埃里温物理研究所宇宙射线部）
研究团队在阿拉加茨山用配备25cm菲涅尔透镜、2.625μs时间分辨率的小口径荧光望远镜，首次探测到超高能宇宙射线产生的广延空气簇射，通过两种方法识别出15个以上高置信度事例，为荧光探测技术发展提供了概念验证。
2026-08-06 astro-ph.HE astro-ph.IM
The effect of the Fluorescence Yield selection on the energy scales of Auger, HiRes and TA
在俄歇，HiRes和TA实验中用于簇射重建的荧光产额数据是不同的，不仅在总体绝对值，而且在波长光谱和各种大气依赖性。讨论了不同荧光产额参数化对能量重构的影响。此外，荧光光谱变化的影响取决于望远镜的光学效率。一个简单的分析程序，使我们能够评估的荧光产率和光学效率的综合效果，显示TA和俄歇的能量尺度之间的不可忽略的偏差。然而，在HiRes和Auger之间的比较中没有发现相关效果。最后，我们表明，类似的程序也可以应用于真实的数据。
2013-03-12 astro-ph.IM
Neutrino Telescope Array Letter of Intent: A Large Array of High Resolution Imaging Atmospheric Cherenkov and Fluorescence Detectors for Survey of Air-showers from Cosmic Tau Neutrinos in the PeV-EeV Energy Range
本意向书（LoI）描述了中微子望远镜阵列（NTA）项目的大纲和计划。高能中微子为强子加速提供了独特而无可争辩的证据。最近，冰立方已经报道了超过预期的来自大气秒的天文中微子候选者，但受到水切伦科夫探测方法的限制。下一代高能中微子望远镜应该能够为宇宙高能中微子建立无可争辩的证据。它不仅应该有数量级的更大的灵敏度，而且还应该有足够的指向精度来探测已知或未知的天文物体，而不会受到大气层的影响。拟议的装置是一个大型阵列的成像大气切伦科夫和荧光探测器的复眼站，具有宽视场和精细的观测能力，从PeV-EeV能量范围的宇宙τ中微子的空气簇射。这套先进的光学复杂系统主要是在全天空巡天高分辨率空气簇射探测器（Ashra）的基础上发展起来的，并采用τ簇射掠地方法对PeV-EeV τ中微子进行巡天。在标准GRB中微子注量的条件下，它可以对PeV-EeV τ中微子进行宽（30 ° x 360 °）和深（~400 Mpc）的巡天观测，而且在基本无背景的条件下，它的指向精度优于0.2 °。通过在宽视场中对掠地τ阵雨进行先进成像，我们的目标是明确发现和识别天文τ中微子源，为天体物理强子模型提供不可逃避的证据，以加速和/或在精确确定的方向上传播极高能量的质子。
2015-07-22 astro-ph.IM hep-ex
NICHE: The Non-Imaging CHErenkov Array
由于测量技术固有的不确定性和/或对解释数据所需的强子蒙特卡罗模拟模型的依赖性，精确测量膝关节周围和膝关节以上（~ 10 ^15.5 eV）的宇宙线（CR）核成分一直是困难的。用空气荧光测量校准的切伦科夫空气簇射信号的测量提供了一种方法，以提供在大能量范围内的核组成演化的精确测量。NICHE将使用宽间距、非成像切伦科夫计数器阵列来测量空气簇射切伦科夫信号的振幅和时间扩展，以提取CR核成分测量值，并将切伦科夫能量和成分测量值与TA/TALE荧光和表面探测器测量值进行交叉校准。
2012-12-26 astro-ph.IM
Status of the Silicon Photomultiplier Telescope FAMOUS for the Fluorescence Detection of UHECRs
测量超高能量宇宙射线的一项既定技术是利用配备有光电倍增管的望远镜探测地球大气中产生的荧光。硅光电倍增器（SiPM）有望提高光子探测效率，其性能优于传统的光电倍增管。结合其紧凑的封装、几十伏的中等偏置电压和单光子分辨率，SiPM的使用可以提高空气荧光测量的能量和空间分辨率，并导致初级粒子信息的增益。但是，必须管理诸如高暗噪声率和强温度依赖性之类的缺点。FAMOUS是一个折射望远镜原型，装有64个SiPM，其中主要光学元件是直径为549.7 mm，焦距为502.1 mm的菲涅耳透镜。SiPM的敏感区域通过由Winston锥体组成的特殊光收集系统来增加。望远镜的总视场约为12 $^\circ$。前端电子设备自动补偿SiPM的温度依赖性，并将为读出提供触发信息。对于这一原型，Geant 4探测器模拟表明，$E=10^{18}\,\text{eV}$的大范围空气簇射的全部探测效率可达6公里。我们提出了第一个工作版本的FAMOUS与焦平面原型提供7个有源像素。
2015-02-03 astro-ph.IM
A Monte Carlo study of the relevance of fluorescence radiation in VHE gamma ray observations with Cherenkov telescopes
一般认为，荧光辐射在切伦科夫望远镜的性能中不起重要作用。然而，需要使用详细的蒙特卡罗模拟来验证该假设。为了做到这一点，我们已经实现了生产和跟踪的荧光辐射内CORSIKA代码，并模拟伽马射线诱导的阵雨在非常高的能量范围。迄今为止最准确的荧光产率数据用于此目的。已经研究了地面上两种光分量的分布，作为影响探测和重建伽马射线簇射的各种参数的函数，如孔径角。根据这些分布，我们确定了荧光辐射变得显著的条件。这些结果也将有助于估计切伦科夫望远镜观测中相应的系统误差。完整的模拟结果已经过交叉检查，在一个小样本的事件，对数值计算的基础上的一维淋浴配置文件，并发现是相互兼容的。这两种工具都可以用于进一步的研究，例如研究修改切伦科夫望远镜以测量广泛的空气簇射引起的荧光的可能性。
2017-08-31 astro-ph.IM
Trinity: An Air-Shower Imaging System for the Detection of Ultrahigh Energy Neutrinos
探测高能中微子的努力是由几个目标驱动的：冰立方探测到的天体物理中微子的起源是什么？高能宇宙射线的来源是什么？ANITA探测到的事件是否指向新的物理学？要想弄清这些问题，就需要能够探测到$10^7$ GeV以上中微子的仪器，而且灵敏度要足够高--这是一项艰巨的任务。虽然大多数高能中微子实验都是基于中微子相互作用后簇射粒子的无线电特征的检测，但我们相信簇射粒子的切伦科夫和荧光的检测是一个有吸引力的替代方案。用切伦科夫和荧光成像空气簇射是一种技术，已成功地用于几个高能宇宙线和甚高能伽马射线实验。我们进行了一个案例研究的空气簇射成像系统的探测掠地τ中微子。我们考虑的探测器配置包括位于山顶并指向地平线的成像系统。从这项研究的结果，我们得出结论，$3\cdot10^{-9}$ GeV cm $^{-2}$ s $^{-1}$ sr $^{-1}$的灵敏度可以实现在$2\cdot10^8$ GeV与一个相对较小的模块化系统，经过三年的观察。在本报告中，我们讨论了我们的研究的主要结果，以及它们如何转化为我们称之为Trinity的成像系统的设计要求。
2019-07-20 astro-ph.IM
Physics Goals and Status of JEM-EUSO and its Test Experiments
JEM-EUSO飞行任务旨在通过观测来自空间的空气簇射荧光来探索极端能量宇宙射线的起源。这架超宽视场望远镜从国际空间站向下俯瞰夜空，探测空气簇射发射的紫外光子（荧光和切伦科夫光子）。这种空间探测器提供了一次观测大量大气的绝佳机会，并将在运行几年内实现前所未有的统计数据。目前正在进行几项试验：例如，一个用于观测大气层边缘的荧光背景（EUSO-气球），另一个用于在地面演示用EUSO型望远镜探测空气簇射的能力（EUSO-TA）。本文将简要回顾飞行任务的科学目标，更新仪器的定义、性能和状况，以及测试实验的状况。
2015-04-10 astro-ph.HE astro-ph.IM
ESAF: Full Simulation of Space-Based Extensive Air Showers Detectors
未来通过天基荧光望远镜对超高能宇宙粒子（UHECP）产生的广泛空气簇射（EAS）的探测将打开宇宙的新窗口，并使宇宙射线和中微子天文学达到地面探测器几乎不可能达到的水平。在本文中，我们总结了在EUSO项目的背景下，通过详细的蒙特卡罗模拟的荧光技术中涉及的所有物理过程，从广泛的空气淋浴的发展，仪器的响应所获得的结果。特别强调的是在大气中的光传播和云的影响建模。给出了能量阈值和分辨率、方向分辨率以及X_（max）测定的主要结果。结果是基于EUSO望远镜的设计，但也扩展到更大，更灵敏的探测器。
2010-02-18 astro-ph.HE astro-ph.IM
HEAT - a low energy enhancement of the Pierre Auger Observatory
高海拔俄歇望远镜（英语：High Elevation Auger Telescopes，缩写：HEAT）是三个可倾斜的荧光望远镜，代表了阿根廷皮埃尔俄歇天文台（英语：Pierre Auger Observatory）南部站点荧光望远镜系统的低能量增强。皮埃尔·俄歇天文台是一个混合宇宙射线探测器，由24个荧光望远镜组成，用于测量广泛的空气簇射的荧光，并由1600个水切伦科夫探测器补充，以确定地面的粒子密度。在这种配置中，研究了初级能量为10^18 eV及以上的空气簇射。通过将能量阈值降低约一个数量级，降至10^17 eV的初级能量，HEAT提供了在一个非常有趣的能量范围内研究宇宙射线能谱和质量组成的可能性，预计将发生从银河到河外的宇宙射线跃迁。HEAT的安装于2009年完成，自2009年9月以来一直在持续采集数据。在这些程序中，提出了热的概念。第一批数据已经证明了HEAT标准俄歇荧光望远镜的出色补充。
2011-06-07 astro-ph.HE astro-ph.IM
New air fluorescence detectors employed in the Telescope Array experiment
自2007年以来，总部位于美国犹他州的望远镜阵列（TA）实验一直在观测超高能宇宙射线，以了解它们的起源。实验涉及一个表面探测器（SD）阵列和三个荧光探测器（FD）站。安装在SD阵列周围的FD站测量广泛空气簇射（EAS）发出的空气荧光，以精确确定其能量和种类。在三个FD站之一使用的探测器是从高分辨率蝇眼实验中重新定位的。在另外两个台站，为TA实验建造了新设计的探测器。FD由主镜和装有光电倍增管的照相机组成。为了获得具有高精度的EAS参数，了解FD光学特性是重要的。在本文中，我们报告的特点和安装的新FD和FD组件的性能。本报告还描述了观察期间监测的反射镜反射率结果。
2011-12-25 astro-ph.HE astro-ph.IM
Design study of an air-Cherenkov telescope for harsh environments with efficient air-shower detection at 100 TeV
望远镜，设计与半导体为基础的光传感器，有可能检测切伦科夫或荧光发射的宇宙射线在大气中。这种望远镜在偏远的恶劣环境中具有高的占空比和效率。考虑到这些仪器相对较低的成本和鲁棒性，这项技术可能会被证明是有趣的，特别是如果大量部署现有和未来的扩展宇宙射线和伽马射线探测器，包括Pierre Auger天文台，HAWC，IceCube和CTA。它们有可能提高这些仪器探测高能伽马射线和宇宙射线空气簇射的灵敏度。此外，对于中微子望远镜来说，这种技术可以被证明是一种有效的宇宙射线否决权。在这方面的贡献，目前的动机，设计和发展的原型SiPM为基础的空气切伦科夫望远镜。初步的敏感性研究的结果，和准备的系统进行首次测试，包括那些建议的南极显示。
2015-11-05 astro-ph.IM
Status of air-shower measurements with sparse radio arrays (ARENA 2016)
假设读者已经熟悉宇宙线空气簇射的原理，本论文摘要给出了宇宙线空气簇射的无线电技术的现状和未决问题。它包括了本次会议上没有出现的选定实验的最新结果，例如，LOPES和TREND。目前的无线电阵列，如AERA或通卡-雷克斯，已经证明，在合理的成本下，天线间距为200米的情况下，可以对几平方公里的区域进行测量。对于初级粒子的能量，这种稀疏的天线阵列已经可以在绝对精度上与其他精确技术竞争，例如空气荧光或空气切伦科夫光的检测。随着天线校准的进一步改进，无线电检测可能变得更加准确。对于簇射最大值的大气深度Xmax，目前只有密集阵列LOFAR具有与荧光技术相似的精度，但Xmax的射电测量的分析方法仍在开发中。此外，无线电和μ子测量的结合预计将提高质量组成的准确性，这种全天候的记录并不像光探测方法那样局限于晴朗的夜晚。因此，无线电天线将是一个有价值的附加任何空气淋浴阵列的目标是超过100 PeV的能量范围。
2017-01-31 astro-ph.HE astro-ph.IM
A method to calibrate the absolute energy scale of air showers with ultra-high energy photons
超高能宇宙射线引发的空气簇射绝对能量标度的标定是一个重要的实验问题。目前，使用荧光技术的相应系统不确定度为14-21%。在这里，我们描述了一个新的，独立的方法，可以应用，如果超高能光子观察。虽然这种光子引发的簇射还没有被发现，但现在和未来的宇宙射线探测器的能力可能会让它们被发现。该方法利用UHE光子的地磁转换（预射效应），这显着影响随后的纵向簇射发展。转换几率依赖于光子能量，可以用QED精确计算。所观察到的转换光子事件的分数与预期的一个的比较允许所观察到的光子空气簇射的绝对能量尺度的确定，因此，空气簇射实验的能量校准。我们提供的方法的细节和估计的准确性，可以达到作为一个函数的观测到的光子簇射的数量。已经有非常少量的UHE光子可以帮助测试和确定绝对能量标度。
2014-04-04 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ph
Discarded low energy particles in extensive air shower simulations: Effect on the shower Missing and Invisible Energy
超高能宇宙线簇射中中性粒子携带的能量是荧光探测器无法探测到的。这种能量通常被称为“无形能量”。由于每个簇射都有一小部分不可见能量，因此使用荧光技术确定的能量总是小于初级能量，需要进行校正。这种校正，通常被称为“丢失的能量”，只能使用蒙特卡罗模拟来估计。在这篇文章中，我们详细研究了从模拟中丢弃低能粒子对估计丢失和不可见能量的影响。我们发现，虽然效果是不重要的不可见的能量，一个重要的偏差丢失的能量，可以达到30%或更多，这取决于低能量切割值。我们提出了一个处方，如何纠正这种偏见AIRES模拟，并给出了一个新的丢失的能量参数化，包括光子和QGSJET-II强子模型的结果。我们还表明，虽然失踪和不可见的能量是密切相关的，他们是概念上不同的想法，如果我们考虑介质的贡献，淋浴能量。
2009-11-13 astro-ph.HE astro-ph.IM
Sensitivity of top-of-the-mountain fluorescence telescope system for astrophysical neutrino flux above 10 PeV
能量在PeV-EeV范围内的Tau中微子如果在足够接近地球表面的地下相互作用，就会产生向上的广泛空气簇射（UEAS）。这项工作研究了UEAS的可探测性与荧光望远镜系统俯瞰黑暗，低反射率，在地面上的距离20-30公里，从山顶（S）。这样的系统可以提供足够的灵敏度，以每年10个事件的速度在超过10 PeV的能量范围内积累天体物理中微子信号统计，从而允许将中微子天文学的能量前沿扩展到10-100 PeV的范围。山顶望远镜和IceCube第二代的灵敏度比较表明，这两种中微子探测方法是互补的，在低于和高于10 PeV的相邻能带中提供了相当的性能。山顶荧光望远镜系统的灵敏度也足以发现理论上预测的宇宙成因中微子信号。
2021-12-09 astro-ph.HE astro-ph.IM
EUSO-TA ground based fluorescence detector: analysis of the detected events
EUSO-TA是一个地基荧光探测器，用于验证将在空间运行的超高能宇宙射线荧光探测器的设计。EUSO-TA利用JEM-EUSO计划开发的技术探测到了第一次空气簇射事件。它在美国犹他州的望远镜阵列（TA）站点运行。在望远镜阵列的Black Rock Mesa荧光探测器（TA-FDs）提供的外部触发下，EUSO-TA观测到了来自望远镜阵列中央激光设施和JEM-EUSO全球光系统原型等便携式激光器的9个超高能宇宙射线事件和几个激光事件。穿过EUSO-TA视场的宇宙射线事件（EUSO-TA探测到和未探测到的）的重建参数由望远镜阵列协作组提供。由于TA-FD的视场比EUSO-TA大（$\sim$大30倍），因此它们可以根据对大部分广泛的空气簇射轮廓（包括簇射最大值）的观测来重建宇宙线能量，而EUSO-TA只观测到一部分簇射，通常远离最大值。因此，对应于EUSO-TA信号的宇宙射线的能量看起来比实际的能量低。本文讨论了EUSO-TA探测到的宇宙线事件的分析。
2019-09-06 astro-ph.HE astro-ph.IM
Analysis of Fluorescence Telescope Data Using Machine Learning Methods
D.V. Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics, M.V. Lomonosov Moscow State University, Moscow 119991 Russia（D.V. Skobeltsyn核物理研究所，莫斯科国立大学，莫斯科）；Faculty of Computational Mathematics and Cybernetics, M.V. Lomonosov Moscow State University, Moscow 119991 Russia（计算数学与 cybernetics 学院，莫斯科国立大学，莫斯科）
本文基于EUSO-TA模拟数据，探索机器学习与神经网络在荧光望远镜中识别广延大气簇射径迹并重建原初粒子能量和到达方向的应用，并讨论其推广与改进方向。
2025-01-04 astro-ph.IM cs.LG
Calibrating the absolute amplitude scale for air showers measured at LOFAR
宇宙射线引起的空气簇射产生了纳秒级的脉冲，可以在射频上探测到。在过去的几年里，这些脉冲已经在低频阵列射线（LOFAR）上成功地测量到，并用于研究宇宙射线的性质。为了完全理解这种现象和潜在的物理过程，需要对探测天线系统进行绝对校准。我们提出了三种方法，用于检查和改善天线模型的LOFAR，并提供一个绝对校准的整个系统的空气簇射测量。两种方法是基于校准的参考源和一个校准的方法，使用银河系的漫射无线电发射，优化短的数据集。振幅的精度达到19%。绝对校准也比较从空气淋浴模拟预测。这些结果被用来设置一个绝对的能量尺度的空气簇射测量，并可以作为一个绝对尺度的基础上测量的天文瞬变LOFAR。
2015-12-28 astro-ph.HE astro-ph.IM
A novel method for the absolute energy calibration of large-scale cosmic-ray detectors using radio emission of extensive air showers
超高能宇宙射线撞击大气层会产生大量次级粒子。对这些空气簇射以无线电波形式辐射的能量进行测量，能够精确地测量宇宙射线能量。与成熟的荧光技术相比，无线电测量对大气条件的依赖性较小，因此可能会显着降低宇宙射线能量测量的系统不确定性。大气对兆赫无线电波是透明的，无线电辐射可以用经典电动力学的第一性原理计算，这是两个吸引人的方面。这种方法将讨论的工程无线电阵列（AERA）的皮埃尔俄歇宇宙射线天文台。AERA在30 - 80 MHz频带内探测能量超过$10^{17}~$ eV的大范围空气簇射的无线电发射，由150多个自主无线电台组成，覆盖面积约为17 $~$ km $^2$。它与俄歇低能量探测器扩展位于同一地点，能够与各种其他测量技术相结合。
2017-06-02 astro-ph.HE astro-ph.IM
Depth of Maximum of Air-Shower Profiles at the Pierre Auger Observatory: Measurements at Energies above 10^17.8 eV
我们报告了皮埃尔·俄歇天文台的荧光望远镜观测到的能量在10^17.8 eV以上的大范围空气簇射分布的最大深度Xmax的分布。详细描述了选择具有最小抽样偏差的数据样本的分析方法，以及实验交叉检查和系统不确定性。此外，我们讨论了探测器的接受度和分辨率的Xmax测量，并提供其参数作为能量的函数。的平均值和标准偏差的Xmax分布的能量依赖性进行比较，空气淋浴模拟不同的核primaries和解释的平均值和方差的对数质量分布在大气层的顶部。
2015-03-06 astro-ph.HE astro-ph.IM
Feasibility of VHE gamma ray detection by an array of imaging atmospheric Cherenkov telescopes using the fluorescence technique
在过去的20年里，天体粒子物理学的新技术得到了发展，提供了对电磁波谱最高端的访问。已经表明，一些源发射光子的能量接近100 TeV。然而，这些光子的通量非常低，需要新的探测技术来提高能量。一项新技术将使用新一代切伦科夫望远镜，即，Cherenkov望远镜阵列（CTA）被提议进一步推动能源前沿。它是基于探测广泛的空气簇射中发出的荧光辐射，这是一种成功用于超高能宇宙射线实验的方法，如皮埃尔俄歇天文台。它将补充标准的大气层切伦科夫成像技术，只需对目前正在为CTA开发的硬件进行微小修改，并且在其计划运行期间不会产生大量额外费用。
2015-08-01 astro-ph.HE astro-ph.IM
Discarded low energy particles in extensive air shower simulations: Effect on the shower Energy Deposit
超高能宇宙线粒子在大气中引发的粒子级联模拟涉及大量粒子的产生和传播。由于跟踪每个粒子到其末端是不切实际的，因此低于特定能量（$E_{Cut}$）的粒子将从模拟中丢弃。在本文中，我们详细研究的影响，这削减对沉积在大气中的粒子级联AIRES模拟的总能量。能量沉积与荧光的发射直接相关，并且对于准确模拟荧光检测器中的簇射信号至关重要。不对丢弃的粒子进行校正会在与能量沉积相关的几个簇射观测值上引入偏差，其范围可以从3%到30%或更多，这取决于所使用的$E_{Cut}$值。提出了正确处理这些粒子的处方，并解决了由此产生的总能量沉积的校正，包括一个新的通用参数化的平均能量沉积每个粒子。在模拟中引入低能量切割以减少每次簇射所需的CPU时间，但以牺牲模拟精度为代价。我们发现，0.4 MeV削减电子和0.9 MeV削减γ是一个足够的妥协，并提出的处方是capablable消除由这种削减引入的偏见。该处方与能量切割值无关，并且可以用于校正和比较利用不同能量切割进行的模拟。
2009-11-13 astro-ph.HE astro-ph.IM
The Discovery of Cherenkov Radiation and its use in the detection of extensive air showers
当高能宇宙射线进入地球大气层时会产生带电粒子的级联：研究这些“广泛的空气簇射”是为了获得1014 eV以上粒子的能谱、到达方向分布和质量组成的信息，在这些信息中，使用气球或卫星携带的仪器进行直接观测变得不切实际。在电磁波谱的可见光和紫外线范围内的光的检测在这项工作中起着关键作用，涉及的两个过程是切伦科夫光的发射和荧光辐射的产生。在本文中，我将概述切伦科夫过程发现的一些历史，并描述它在地面广泛的空气簇射研究中的应用。
2011-01-24 astro-ph.IM physics.hist-ph
Possibility of Using a Satellite-Based Detector for Recording Cherenkov Light from Ultrahigh-Energy Extensive Air Showers Penetrating into the Ocean Water
我们估计了切伦科夫辐射的反射分量，它是在海洋表面上一次能量为10^20 eV的大范围空气簇射的发展过程中产生的。已经表明，在TUS实验的条件下，在荧光轨迹末端的反射切伦科夫光子的闪光可以在天顶距高达20度的簇射中被识别。
2011-10-13 astro-ph.HE astro-ph.IM
Measurement of horizontal air showers with the Auger Engineering Radio Array
位于阿根廷皮埃尔·俄歇天文台的俄歇工程无线电阵列（AERA）测量了30-80 MHz频率范围内广泛空气簇射的无线电发射。AERA由分布在17公里$^2$上的150多个天线站组成。AERA与俄歇表面探测器、荧光探测器和地下μ介子探测器（AMIGA）一起，能够以混合探测模式测量能量超过10 $^{17}$ eV的宇宙射线。AERA最适合探测$^{\circ}$天顶距的空气簇射，但是，使用俄歇表面阵列重建水平空气簇射，也可以测量非常倾斜的簇射。在这篇文章中，将介绍在天顶距范围从62 $^{\circ}$到80 $^{\circ}$的AERA数据的分析。CoREAS模拟预测，水平空气簇射的无线电发射足迹为几公里$^2$，这一点现已得到AERA测量的证实。这可能会导致无线电为基础的组成测量和能量测定的水平簇射在未来和中微子诱导簇射的无线电探测是可能的。
2016-09-18 astro-ph.HE astro-ph.IM
Advanced Reconstruction Strategies for the Auger Engineering Radio Array
俄歇工程射电阵列（AERA）旨在探测由超高能宇宙射线与地球大气层相互作用引起的大范围空气簇射，为俄歇表面、荧光和μ子探测器提供补充信息。AERA目前由124个广播电台组成，面积约为6公里$^{2}$。研制射电探测器的主要目的是测量空气簇射的基本参数，如方向、能量和成分。我们已经开发了重建策略和算法，以精确地测量空气簇射参数与高效率。此外，我们将提出的结果，通过应用重建策略的实验数据采取AERA。
2017-05-17 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
