Spectra of cosmic ray electrons and diffuse gamma rays with the constraints of AMS-02 and HESS data
最近，AMS-02报告了他们对宇宙射线（CR）的观测结果。除了AMS-02的数据，我们添加HESS数据，以估计CR电子和扩散的伽马射线以上TeV的光谱。在传统的扩散模型中，利用GALRPOP软件包对CR电子和扩散γ射线的光谱特征进行了全局分析。结果表明，简单的幂律定律不能完全再现CR电子主分量的谱结构，其对应的破缺约为100 GeV。在99% C.L.，裂缝以上的注入指数从2.54下降到2.35，而裂缝以下的注入指数仅在2.746 - 2.751之间。CR电子的谱也不需要加入TeV截止来匹配HESS数据的特征。基于CR电子通量与其主要成分之间的差异，预测的CR正电子过剩与脉冲星或暗物质的解释是一致的。利用AMS-02和HESS资料对银河系扩散γ射线进行了间接约束分析，发现在高纬地区，银河系扩散γ射线通量与Fermi-LAT的GeV资料一致。结果表明，从高纬到低纬，逆康普顿散射（IC）分别在几百GeV到几十TeV的能量范围内占主导地位，在20 TeV能量范围内，银河系各区域的漫射γ射线通量均小于CR电子通量。
2015-10-05 astro-ph.HE
Implications of the AMS-02 positron fraction in cosmic rays
AMS-02合作刚刚发布了宇宙正电子分数$e^+/(e^-+e^+)$的第一个结果，其精度高达$\sim 350$ GeV。AMS-02的结果显示了与之前PAMELA结果相同的趋势，这需要在传统宇宙射线背景之上额外的电子/正电子源，无论是来自天体物理源还是来自暗物质湮灭/衰变。本文通过对AMS-02的$e^+/(e^-+e^+)$数据、PAMELA的电子和质子谱以及Fermi和HESS的$(e^-+e^+)$谱的拟合，试图找出额外源的性质。我们采用GALPROP程序包计算银河系宇宙射线的传播，用马尔可夫链蒙特卡罗抽样器进行拟合。我们发现AMS-02数据与PAMELA数据有本质的区别。AMS-02 $e^+/(e^-+e^+)$数据与Fermi/HESS $(e^-+e^+)$谱之间存在着{ \rm张力}，AMS-02数据比Fermi/HESS需要更少的额外源的贡献。然后我们重新拟合，不包括费米/HESS数据。在这种情况下，暗物质和暗物质湮灭/衰变都可以解释AMS-02的数据。脉冲星的情况下，有一个软注入谱与幂律指数$\sim 2$，而暗物质的情况下，需要$τ^+τ^-$最终状态的质量$\sim 600$ GeV和一个助推因子$\sim 200$。
2014-05-14 astro-ph.HE hep-ph
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
Beryllium isotopic composition and Galactic cosmic ray propagation
铍原子核的同位素组成及其与能量的依赖关系编码了有关银河系中宇宙射线传播的重要信息。衰变对不稳定的铍-10同位素的光谱的影响可以通过引入平均存活概率$P_{\rm surv} (E_0)$来描述，如果人们对决定注入时铍核的同位素组成的核碎裂截面有足够好的了解，则可以从同位素比Be 10/Be 9的测量中推断出平均存活概率。平均生存概率可以用传播参数来解释，例如宇宙射线的平均年龄，采用银河系传播的理论框架。最近，AMS 02协作组提出了铍同位素组成的初步测量结果，将观测扩展到宽能量范围（$E_0 \simeq 0.7$-12 GeV/n），误差很小。在这项工作中，我们讨论的平均生存概率，可以推断出从初步的AMS 02数据，采用可利用的模型的核碎裂截面，并解释结果的框架内的一个简单的扩散模型，这项研究表明，衰变的影响比预测的下降更慢，导致平均宇宙线年龄随能量的增加。另一种可能性是宇宙射线年龄分布比现在普遍接受的模型更宽，这表明银河系的禁闭体积具有非平凡的结构，并且是由包含在扩展的内部晕中的内部晕形成的。
2022-04-27 astro-ph.HE
Measurement of the Cosmic Ray B/C Ratio with the AMS-01 Experiment
阿尔法磁谱仪（AMS）是一种粒子物理探测器，用于高精度测量空间中的宇宙射线。AMS第二阶段（AMS-02）计划从2010年9月起安装在国际空间站上至少三年。AMS-01前体实验在1998年6月为期10天的美国航天局航天飞机飞行期间成功运行。在320至380公里的测地高度上，轨道倾角为51.7°。AMS-01在1-40 GV的刚性范围内观察到近200，000个Z>2的核。利用这些数据，有可能研究初级宇宙射线的相对丰度和能谱，提供与其来源和传播过程的关系。本文给出了0.4-19 GeV/核子动能范围内B/C比的初步结果。
2010-09-09 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Galactic cosmic rays after the AMS-02 observations
AMS-02实验在国际空间站上收集的数据的质量前所未有，使我们能够解决有关宇宙射线的起源和传播的微妙问题。在这里，我们讨论了这些数据的影响，不同质量的元素的注入光谱和扩散系数探测的宇宙射线通过他们的旅程从源到地球。我们发现，最好的拟合的原始和次级核的光谱需要（1）在能量$\sim 300$ GV的扩散系数的能量依赖性的一个突破;（2）注入光谱是相同的所有比氦重的核，和不同的注入质子和氦。此外，如果强制氦的注入光谱与较重原子核的注入光谱相同，则与氧的拟合将大大降低。考虑到小的$X_{s}\sim 0.4~\rm g~cm^{-2}$，在源内部累积的克重导致与B/C比的稍微更好的拟合，但使得He与其他元素之间的差异更加明显。AMS协作组声称的统计误差和系统误差条超过了在考虑到次级核产生的截面的不确定性后，从计算中预期的误差。为了使这一点更加量化，我们提出了一个新的参数化的一个大的横截面，宇宙射线物理学相关，我们引入的不确定性的分支比的方式，它的效果可以很容易地把握。
2019-05-30 astro-ph.HE
Measurement of High Energy Gamma Rays from 200 MeV to 1 TeV with the Alpha Magnetic Spectrometer on the International Space Station
本文介绍了用阿尔法磁谱仪测量200 MeV到1 TeV之间的高能$γ$射线通量。阿尔法磁谱仪（AMS-02）是安装在国际空间站外部的多用途粒子探测器。虽然AMS-02主要是为测量带电宇宙射线而设计的，但它能够以两种互补模式测量高能$γ$射线。本文提出了两个独立的分析，分别针对两种模式。详细介绍了事件选择标准和相关的解析函数。有效面积估计从一个完整的探测器蒙特卡罗模拟和数据和模拟之间的最重要的差异进行校正。一个全天空模式的$γ$ -射线的漫发射预测和最近的$γ$ -射线源目录。对Fermi-LAT数据进行专门的分析，以充分实现与AMS结果的详细比较。测量通量的$γ$ -射线的天空的各个部分，包括与费米-LAT数据和构建的模型进行比较。内星系的详细研究，作为一个例子的一个区域中，光子通量占主导地位的漫发射。给出了几个产生$γ$射线的源，包括船帆座、Geminga和蟹状星云脉冲星的辐射通量。对Geminga脉冲星进行了详细研究，揭示了AMS-02数据中$γ$射线的脉冲发射，从而可以测量其旋转频率并估计其磁场强度和年龄。最后，AMS-02在2016年底观测到了耀变体CTA-102的爆发。
2020-07-16 astro-ph.HE
Primary Cosmic Ray Proton Flux Measured by AMS-02
阿尔法磁谱仪（AMS-02）是一种高能粒子探测器，旨在研究空间宇宙射线的起源和性质。它于2011年5月19日安装在国际空间站（ISS）上。在运行的头两年，AMS-02对质子通量进行了精确测量。在低刚度范围内，从1 GV到20 GV，每天测量的质子通量的统计误差小于1%。在相同的刚度范围内，还观察到太阳调制效应引起的刚度逐渐减小以及太阳耀斑和日冕物质抛射引起的凌日变化。在20 - 100 GV的刚度范围内，AMS-02数据没有显示出剧烈的变化，并且结果与其他实验一致。在100 GV以上，AMS-02质子通量表现出单功率低行为，没有精细结构也没有制动。
2014-02-06 astro-ph.HE hep-ex
Pinpointing Cosmic Ray Propagation With The AMS-02 Experiment
阿尔法磁谱仪（AMS-02）计划于今年晚些时候部署在国际空间站上，将能够以前所未有的精度测量GeV-TeV宇宙射线的成分和光谱。在本文中，我们研究了AMS-02的稳定的次级-初级和不稳定的比率（如硼-碳和铍-10-铍-9）的预测测量如何限制用于描述整个银河系中宇宙射线传播的模型。我们发现，在相当简单的传播模型的上下文中，所有的模型参数可以确定高精度从预计AMS-02数据。然而，在更复杂的情况下，这种测量的限制性较小，例如，这种情况允许扩散系数偏离幂律形式，或宇宙射线源的分布和化学丰度不均匀或随机。
2010-06-23 astro-ph.HE
High Statistics Measurement of the Positron Fraction in Primary Cosmic Rays with the Alpha Magnetic Spectrometer on the International Space Station
本文介绍了AMS-02对初级宇宙射线中正电子分数的精密测量。在过去的二十年里，人们对宇宙射线正电子部分产生了浓厚的兴趣，这些正电子部分表现出过量的高能正电子，其起源仍然高度不确定。阿尔法磁谱仪（AMS-02）是一个通用高能粒子物理探测器，自2011年5月以来一直在国际空间站运行。在其独特的长期任务中，AMS-02正在收集大量数据，以前所未有的精度研究宇宙射线电子和正电子的行为。该测量表明，正电子分数表现出从1到8 GeV的快速下降，然后稳定增加。我们表明，275 GeV以上的正电子分数不再表现出增加的能量。
2016-12-30 astro-ph.HE
Propagation of cosmic rays in the AMS-02 era
在这项工作中，我们使用AMS-02新报道的硼碳比（B/C）和PAMELA和AMS-02的随时间变化的质子通量来约束银河系中宇宙射线的源和传播参数。太阳调制参数与太阳活动的线性相关性被假定为占随时间变化的宇宙线通量。一套全面的传播模型，有/无再加速或对流，进行了讨论和比较。我们发现，只有再加速模型可以自洽地拟合质子和B/C数据。扩散系数$δ$的刚性依赖斜率对于扩散-再加速模型而言约为$0.38-0.50$。平原扩散和扩散对流模型拟合数据较差。我们比较不同的模型预测的正电子和反质子通量的数据。我们发现，扩散再加速模型过度产生低能量的正电子，而非再加速模型提供更好的拟合的数据。至于反质子，再加速模型倾向于低估低能量反质子通量，除非扩散系数的速度依赖性的唯象修正。我们的研究结果表明，无论是在银河系还是在太阳日球层中，原子核和轻子的传播都可能存在重要的差异。
2017-04-26 astro-ph.HE hep-ph
Interpretation of AMS-02 beryllium isotope fluxes using data-driven production cross sections
利用数据驱动产生截面参数化方法，创新性地以$^7$Be约束宇宙射线传播参数，并反推$^9$Be产生截面显著低于预期，首次用CR数据识别可疑核子产生截面。
2024-02-07 astro-ph.HE hep-ph nucl-ex
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
Spatial Dependent Diffusion of Cosmic Rays and the Excess of Primary Electrons Derived from High Precision Measurements by AMS-02
利用AMS-02宇宙线测量仪测量了宇宙线电子和正电子的精确谱。认为电子和正电子谱（$\triangle Φ= Φ_{e^-}-Φ_{e^+}$）之间的差异由初级电子主导是合理的。注意到所得到的电子能谱在20 GeV以上没有表现出谱软化的迹象，这与标准模型的预测相反。在这项工作中，我们推广的解析一维两晕扩散模型的三维现实的计算通过实现一个空间变化的扩散系数在DRAGON软件包。因此，我们可以重现几个实验中观察到的质子的光谱硬化，并预测与测量相当好地同意的高能初级电子过剩。与质子的破裂谱不同，模型计算预测了一个平滑的电子过剩，因此稍微超过了从几十GeV到100 GeV的通量。要理解这个问题，进一步的实验和理论研究是必要的。
2015-11-15 astro-ph.HE hep-ph
Testing diffusion of cosmic rays in the heliosphere with proton and helium data from AMS
经过六年的连续空间观测，阿尔法磁谱仪实验公布了关于宇宙射线中质子和氦通量随时间演变的新数据。这些数据表明，质子和氦通量之间的比例在相同的刚度值$R=p/Z$（动量/电荷比）是不恒定的$R\lesssim$ 3 GV。特别是，发现该比率在太阳活动周期24的下降阶段稳步下降到下一个最小值。我们发现，这样的行为是一个显着的签名$β\timesλ(R)$依赖于宇宙射线在日光层中的扩散，其中$β$是他们的一维速度和$λ(R)$是他们的平均自由程，刚性的所有核的通用功能。这种依赖性是负责独特的电荷/质量依赖性的影响，在依赖于时间的调制的低刚性粒子。
2018-12-21 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Deciphering the AMS cosmic-ray positron flux
宇宙射线高能正电子的通量最近被AMS以前所未有的精度测量。这个通量远远超过了观测到的撞击星际介质的宇宙宇宙射线通量所产生的次级正电子的预期。多位作者指出，正电子过剩可能起源于主宇宙射线源本身，而不是更局部的ISM，从而避免了援引暗物质衰变或湮灭起源或附近的暗物质的诱惑。我们调查的可能性，源是一个综合模型的伽马射线暴和宇宙射线，提出了二十年前。结果，基于模型的原始未修改的先验-并且没有参数拟合-非常接近地再现了AMS观测的形状和幅度。
2019-09-04 astro-ph.HE hep-ph
A Study of the B/C Ratio Between 10 MeV/nuc and 1 TeV/nuc in Cosmic Rays Using New Voyager and AMS-2 Data and a Comparison with the Predictions of Leaky Box Propagation Models
本文试图找到一个解释银河宇宙线B/C比新测量的宇宙射线之间的~10 MeV/nuc和1 TeV/nuc。在这项研究中使用旅行者测量这个比率在低能量和AMS-2测量在高能量。这些测量结果都大大超过了在低能量和高能量下使用简单的漏箱模型预测的星系中宇宙射线传播的比率。然而，在1-70 GeV/nuc之间，这个相同的模型提供了一个极好的拟合（在+2-3%范围内）到新的AMS-2测量，使用逃逸长度~P-0.45。这意味着扩散系数约为P0.45，非常接近指数的Kraichian级联值0.50。将这种相同的扩散依赖性扩展到高能量，仍然在LBM中，以及星系中短路径长度的截断，将预测在~800 GeV/nuc处的B/C比为4.5%，这非常接近AMS-2在该能量下的测量。这将表明，在这些能量下，在嵌套LBM中穿过源附近的材料的量例如小于约0.5g/cm 2，因为该过程在源附近具有额外的物质，将增加B/C比。然而，在低能量下，旅行者号在~10 MeV/nuc测量到的14%+3%的B/C比更难以解释。在LBM中使用的适合高能B/C测量的相同参数预测在10 MeV/nuc处的B/C比仅为~4%，其中路径长度约为1.5 g/cm 2。如果宇宙射线以低能量穿过星系中~10 g/cm 2的物质，那么B/C的预测仍然只有8%，比测量值及其误差低2.0-3.0 sigma。
2016-06-09 astro-ph.HE physics.space-ph
Fresh Insights on Cosmic-ray Propagation from the New AMS Data
阿尔法磁谱仪（AMS）实验已经发布了在TeV能量尺度上对宇宙射线中的初级和次级核的新测量结果。使用这些数据，我们提出了新的结果的基础上，我们的两个光环模型的CR运输的全球贝叶斯分析。
2018-07-27 astro-ph.HE hep-ph
AMS Observations of Light Cosmic Ray Isotopes and Implications for their Production in the Galaxy
对宇宙射线中的轻同位素的观测提供了关于它们在银河系中的起源和传播的信息。利用AMS-01在STS- 91空间任务中收集的数据，我们比较了1H，2 H，3 He和4 He的测量与星际传播和太阳调制的计算。这些数据很好地描述了一个扩散再加速模型与参数相匹配的B/C比数据。在由B/C数据提供的天体物理约束和由产生的截面引起的核不确定性范围内进行了密切的比较。天体物理学的不确定性预计将大大减少未来的数据，但核的不确定性可能代表一个严重的限制模型的预测。用2 H/3 He、6Li/7 Li或10 B/11B等比值对模型的可靠性进行了诊断检验。
2012-03-27 astro-ph.HE hep-ex
Test of validity of the force-field approximation with AMS-02 and PAMELA monthly fluxes
进入日球层的银河宇宙射线（GCR）受到太阳磁场的干扰，改变了其局部星际光谱的形状和强度。力场近似是处理太阳调制的一种流行方法，特别是对于专注于宇宙射线的星系传输的研究。使用PAMELA在2006年7月至2014年1月期间测量的每月质子通量和AMS-02在2011年5月至2017年5月期间测量的每月质子和氦通量来测试这种方法在地球上再现调制GCR通量的有效性。我们表明，新的AMS-02数据的精度需要一个刚性依赖的力场近似修改。
2019-09-30 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.space-ph
Injection spectra of different species of cosmic rays from AMS-02, ACE-CRIS and Voyager-1
本研究结合旅行者1号、ACE-CRIS和AMS-02的观测数据，在宇宙线输运框架下研究不同核素的注入谱，发现非参数样条谱拟合效果优于拐折幂律，且不同核素注入谱存在差异，暗示宇宙线源或加速过程有别。
2024-03-11 astro-ph.HE hep-ph
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
The HelMod Model in the Works for Inner and Outer Heliosphere: from AMS to Voyager Probes Observations
HelMod是一个蒙特卡罗程序，用于描述银河宇宙射线（GCR）通过日光层从星际空间到地球的传输。在当前的HelMod第4版中，基于帕克方程的调制过程被应用于GCR在内和外日光层中的传播，即，包括日鞘HelMod被证明能再现由PAMELA、BESS和AMS-02等探测器在太阳活动周23-24期间观测到的质子、原子核和电子宇宙射线谱。特别是，AMS-02观测的空前准确性使人们能够更好地调整关于HelMod中实施的太阳调制机制的描述。此外，HelMod被证明能够再现旅行者探测器在日光层内部和外部区域直到其边界所观察到的uxes。
2019-03-18 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.space-ph
Mapping the AMS-02 and CALET Data onto the Source Spectra and Residence Times of Galactic Cosmic Rays
提出一种模型无关的级联速率方程方法，将 AMS-02 与 CALET 的 p、B、C、O、Fe 观测映射为源能谱及银河系、源茧驻留时间，解释硼碳比的能量相关分量。
2024-06-14 astro-ph.HE
Current status and desired accuracy of the isotopic production cross sections relevant to astrophysics of cosmic rays I. Li, Be, B, C, N
目前，AMS-02、PAMELA、CALET和ISS-CREAM等新一代宇宙线（CR）实验的精度在每个核子能量从GeV/n到几TeV/n的宽范围内已达到$\sim$ 1- 3\ %。他们的正确解释可能会导致新的物理学和微妙的影响的发现，这在十年前是不可想象的。然而，这样做的一个主要障碍是目前同位素生产截面的不确定性，在某些情况下可能高达20- 50%或甚至更大。虽然最近在天体物理学界达成了一个共识，即需要对截面进行新的测量，但还没有尝试评估特定反应通道的重要性及其所需的准确性。然而，很明显，这是一项巨大的工作，需要采取渐进的办法。本研究的目的是提供的同位素截面的排名，有助于生产最天体物理重要的CR锂，铍，硼，碳，氮物种。在本文中，我们（i）排名的反应通道的重要性，为生产的一个特定的同位素，（ii）提供比较图之间的模型和数据使用，和（iii）评估一个通用的光束时间必须达到3\%的精度，在生产截面相关的AMS-02实验。这第一个路线图可能成为规划新的测量活动的起点，这些活动可以在世界各地的几个核和/或粒子物理设施中进行。对其他同位素$Z\leq30$的综合评价将是后续研究的主题。
2018-03-13 astro-ph.HE hep-ex hep-th
Indirect Dark Matter searches in the light of the recent AMS-02 observations
如果天文学上的暗物质是由弱相互作用、大质量和稳定的物质组成的，它应该会自我湮灭成粒子。这一过程会产生罕见的反物质宇宙射线，并导致其能量分布的扭曲。AMS-02光谱仪以前所未有的精度测量它们。现在是时候调查是否在正电子和反质子光谱中发现了异常，如果是的话，它们是否间接指向银河系内部湮灭的DM粒子的存在。
2016-05-04 astro-ph.HE
Measurement of the isotopic composition of hydrogen and helium nuclei in cosmic rays with the PAMELA experiment
卫星实验PAMELA已用于对宇宙射线H和He同位素进行新的测量。在2006年7月至2007年12月的第23个太阳极小期，氢的同位素组成在100至600 MeV/n之间，氦的同位素组成在100至900 MeV/n之间。这些成分的能谱携带着关于星系中宇宙射线传播的基本信息，这些信息与从其他次级到初级测量（如B/C）获得的信息具有竞争力。
2013-04-19 astro-ph.HE
Numerical modeling of cosmic rays in the heliosphere: Analysis of proton data from AMS-02 and PAMELA
日球层内的银河宇宙射线（CR）受到太阳调制的影响。为了研究这一现象及其潜在的物理机制，我们进行了数据驱动的分析CR质子通量的时间依赖性在太阳周期。调制效应是通过对日光层中宇宙粒子的随机模拟来模拟的。该模型使用AMS-02和PAMELA实验从2006年到2017年每月测量的CR质子进行约束。通过对这些数据的全局统计分析，我们确定了控制CR扩散的关键模型参数，它对粒子刚度的依赖，以及它在太阳周期中的演变。我们的结果跨越了太阳极小期、太阳极大期，以及磁场反转和极性相反的时期。随着CR输运参数的演变，我们研究了它们与太阳活动代理和行星际参数的关系。我们发现，CR扩散的平行平均自由程的刚性依赖性表现出显着的时间依赖性，表明在太阳周期的不同制度之间的交换行星际湍流的长期变化。扩散参数的演变显示出延迟与太阳活动代理的相关性，反映了日光层等离子体的动态，和不同的依赖性相反的磁极性状态，反映了电荷符号依赖漂移的影响，在CR调制。
2021-05-27 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Pulsar electrons detection in AMS-02 experiment. Model status and discovery potential
从宇宙射线测量电子已经开始了一个新的时代几年前与高精度的实验，如PAMELA和费米-LAT。正电子分数似乎表明在过去40年中描述的标准背景以上的未知成分，主要是由HEAT。在过去的几年里，PAMELA卫星已经证实了超过10 GeV的正电子分数，并研究费米LAT数据，电子通量似乎比预期的要陡峭。虽然这些新的测量还没有结束辩论，但AMS-02的结果预计将达到确定这种过量的完整描述所需的准确性，并可能提供一些可能来源的证据。在这篇笔记中，我们将介绍AMS-02在正电子产生的情况下的容量。
2010-02-22 astro-ph.HE
Constraints on leptophilic dark matter from the AMS-02 experiment
银河系星系晕中暗物质粒子的湮灭可能导致宇宙射线特征，AMS-02实验可以探测到这些特征，该实验以前所未有的精度测量了带电宇宙射线的成分和通量。考虑到AMS-02测量的电子和正电子通量中没有特征光谱特征，我们推导了亲轻子暗物质模型的暗物质湮灭截面的上限。我们的极限是基于一个新的背景模型，该模型描述了最近对宇宙射线正电子和电子能谱的所有测量。对于热暗物质遗迹，我们可以排除质量低于约100 GeV的暗物质。我们在暗物质湮灭过程中考虑了电弱规范玻色子的辐射，并计算了在亲轻子暗物质模型中可以预期的反质子信号。
2017-05-09 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Feature Selection Techniques for CR Isotope Identification with the AMS-02 Experiment in Space
针对AMS-02实验中单电荷宇宙射线同位素识别面临的背景干扰问题，研究比较了五种机器学习自动特征选择算法，发现Random Forest方法在RICH背景减少中优于传统物理驱动方法。
2024-04-24 astro-ph.HE astro-ph.IM
Prospects to verify a possible dark matter hint in cosmic antiprotons with antideuterons and antihelium
宇宙射线是研究银河系中暗物质湮灭的重要工具。最近，在AMS-02测量的反质子谱中发现了暗物质湮灭的可能线索，尽管结果可能受到理论不确定性的影响。另一个检验其暗物质解释的补充方法是观测宇宙射线中的低能反核。我们确定的机会，观察反氘核与GAPS和AMS-02，和正在进行的AMS-02反氦搜索的影响。我们发现，相应的反氘信号是在GAPS和AMS-02的检测电位。如果，更保守地说，假定的信号被认为是DM湮灭的上限，我们的结果将表明最高可能的反氘和反氦通量与当前的反质子数据兼容。
2018-05-03 astro-ph.HE hep-ph
Forecasting of the time-dependent fluxes of antiprotons in the AMS-02 era
本研究利用AMS-02和旅行者1号数据，基于修正力场近似和共同太阳调制势假设，推导质子、正电子等LIS，并预测AMS-02时代反质子的随时间变化通量。
2025-02-26 astro-ph.HE
Implications on cosmic ray injection and propagation parameters from Voyager/ACE/AMS-02 nucleus data
我们利用阿尔法磁谱仪和地球顶部的高级成分探测器以及日光层外的旅行者号航天器对硼碳比和质子、氦、碳和氧核通量的最新测量，研究了宇宙射线的传播和注入模型。在AMS-02数据的相同时间间隔内的ACE数据被提取，以最小化太阳调制效应的复杂性。我们发现，宇宙线核数据有利于传播的扩散-再加速方案的修改版本。扩散系数，然而，需要适度增加，在低能量，这有有趣的影响，在银河系中的粒子和等离子体相互作用的刚度降低。我们进一步发现，低刚度（$<$几个GV）注入光谱是不同的组成不同。较轻的原子核的注入谱较软。这些结果可望对理解宇宙射线的加速过程有所帮助。
2018-11-06 astro-ph.HE hep-ph
Precision Measurement of Boron-to-Carbon ratio in Cosmic Rays from 2 GV to 2 TV with the Alpha Magnetic Spectrometer on the International Space Station
AMS-02是2011年5月安装在国际空间站上的一个被广泛接受的高能物理实验，自那时以来一直在持续运行。AMS-02能够分离污染小于$10^{-3}$的宇宙射线轻核（$1\leq Z \leq 8$）。宇宙射线硼和碳通量之间的比率已知对宇宙射线在银河系中的传播特性非常敏感，因为硼是在星际介质上的较重的主要元素如碳和氧的次级产物。达到TeV区域的精确测量可以极大地帮助理解宇宙射线在银河系中的传播以及到达地球之前穿过的物质数量。介绍了基于1000万次硼碳事件的硼碳比测量的现状。
2017-01-12 astro-ph.HE astro-ph.IM
The cosmic ray electron and positron spectra measured by AMS-02
AMS-02探测器自2011年5月以来一直在国际空间站上运行。在数据采集的头两年里，该仪器收集了300多亿个事件。本文介绍了350 GeV以下初级宇宙射线中正电子分数和正电子通量、500 GeV以下电子通量和700 GeV以下电子+正电子总通量的精确测量。分离和合并的电子和正电子通量是初步的，代表正在进行的工作。系统的不确定性仍需进一步调查。
2014-02-03 astro-ph.HE physics.ins-det
AMS-02 data confronts acceleration of cosmic ray secondaries in nearby sources
根据阿尔法磁谱仪（AMS-02）实验的新数据，我们重新审视了早先提出的模型，以解释观测到的宇宙射线中正电子分数随能量增加而增加的现象。该模型解释了附近超新星遗迹中次级电子和正电子的产生和加速，这导致了一个额外的，更硬的成分，在高能量下成为主导。通过将其与AMS-02数据拟合，我们可以计算出硼碳比以及反质子分数的预期伴随上升。如果这些预测被即将到来的AMS-02数据证实，它将最终排除所有其他提出的解释，特别是暗物质湮灭或衰变。
2014-08-05 astro-ph.HE hep-ph
Unified Solar Modulation Potential for Same-Charge Cosmic Rays and Implications for Local Interstellar Spectra
本文利用AMS-02高精度数据，在力场近似框架下证实同电荷宇宙射线粒子在太阳活动低年共享统一的太阳调制势，并据此在无需先验假设的情况下推导出正电子的局地星际能谱，为研究其奇异起源提供基础。
2025-09-23 astro-ph.HE astro-ph.SR
Cosmic-Ray Hardenings in the Light of AMS-02
AMS-02实验最近对宇宙射线的精确观测清楚地表明：（1）与$\propto R^{0.08}$的质子相比，氦和碳的光谱更硬;（2）质子和氦的光谱在刚性$R \sim 300$ GV处出现凹形断裂。特别是氦和碳的光谱是完全相似的，指向相同的加速位置。我们研究这些功能的可能的解释，并确定一个化学丰富的区域，即超级气泡作为最有可能的起源银河CR在高刚性$R>30$ GV。CR碳和氦的相似光谱进一步表明，具有$R>30$ GV的CR来自超泡核心的超新星喷出物，与相当或更少量的星际介质混合。我们预测类似的光谱重核。
2016-03-18 astro-ph.HE
Constraints on the positron emission from pulsar populations with AMS-02 data
AMS-02目前以前所未有的精度测量了宇宙射线中的电子和正电子通量，最高可达TeV能量，代表了对银河系局部性质的独特探测。对它们的光谱的解释目前仍有争议，特别是对于10 GeV以上的过量正电子。在观察到Geminga和Monogem星周围几度大小的TeV能量的伽马射线晕之后，关于星可以显著地贡献于这种过量的假设已经得到了巩固。然而，空间和充满活力的银河系分布的恒星和正电子生产的细节，加速和释放从这些来源还没有完全理解。我将描述我们如何使用高精度AMS-02正电子数据来约束银河系脉冲星群的主要特性和解释观测到的通量所需的正电子加速度。这是通过模拟大量的银河系脉冲星人口，最新的自洽建模的脉冲星自旋和演化特性，校准目录观测。通过拟合正电子AMS-02数据以及初级宇宙射线与星际介质碰撞产生的次级分量，确定了主导正电子通量的恒星的物理参数，并评估了不同假设对径向分布、自旋下降特性、银河系传播情景和正电子发射时间的影响。
2022-09-12 astro-ph.HE hep-ph
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
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
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
AMS-100: The Next Generation Magnetic Spectrometer in Space -- An International Science Platform for Physics and Astrophysics at Lagrange Point 2
空间中的下一代磁谱仪AMS-100被设计为具有$100\,\mathrm{m}^2\,\mathrm{sr}$的几何接受度，并在日地拉格朗日点2处运行至少十年。与现有的实验相比，它将提高观测宇宙射线，特别是宇宙反物质中新现象的灵敏度，至少提高1000倍。磁体设计基于高温超导体带，其允许构造内部具有1特斯拉的均匀磁场的薄螺线管。内部体积装有硅跟踪器，达到最大可检测刚度100 TV和量热计系统，其深度为70辐射长度，相当于四个核相互作用长度，其将宇宙射线核的能量范围扩展到PeV尺度，即超出宇宙射线膝盖。AMS-100连续覆盖大部分天空，将在量热计系统中探测高能伽马射线，并在薄螺线管中通过对转换探测高能伽马射线，在硅跟踪仪中以出色的角分辨率重建。
2019-07-09 astro-ph.HE astro-ph.IM
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
Antistars as possible sources of antihelium cosmic rays
本文探讨了在改进的Affleck-Dine重子生成模型下，反恒星作为反氦宇宙射线来源的可能性，指出AMS-02观测到的反氦通量可由反新星等事件解释且不违反现有约束。
2023-07-31 astro-ph.HE hep-ph
Cosmic rays in the GeV-TeV energy range from two types of supernovae
AMS-02实验报道了~（0.5-2000）GeV/n范围内几种宇宙线能谱的精确测量。一个有趣的发现是不同物种之间光谱形状的差异。质子的光谱是所有物质中最陡的，氦、碳、氧和铁的光谱比氖、镁和硅的光谱更难。这些观测结果很难解释，因为扩散激波加速，目前最合理的高能宇宙粒子加速理论，期望光谱指数与加速粒子的质量和电荷无关。此外，银河系中的传播已被证明无法补偿这种差异。在这项工作中，我们提出了一个基于两个组件模型的解释宇宙射线在银河系中的起源-第一个组件起源于规则超新星遗迹的星际介质和第二个组件来自Wolf-Rayet超新星。使用最近的结果宇宙射线注入增强超新星冲击在均匀的星际介质和沃尔夫-拉叶星的风环境中，我们表明，这两个组件的组合可以解释AMS-02实验观察到的行为。
2021-07-26 astro-ph.HE
The importance of Fe fragmentation for LiBeB analyses: Is a Li primary source needed to explain AMS-02 data?
AMS-02对Li、Be和B的高精度数据提供了对银河宇宙线输运参数的最佳约束。我们重新评估的影响，Fe碎片的Li，Be和B建模。我们讨论的后果，运输参数的确定和重新评估是否需要一个主要来源的锂匹配AMS-02数据。我们重新规范了几个截面参数化现有的数据，最重要的反应产生锂，Be和B。我们使用USINE代码与这些新的横截面集重新分析Li/C，Be/C和B/C AMS-02数据。我们建立了三个同样合理的横截面集。与初始横截面组相比，它们导致Li（$\sim20-50\%$）和Be（$\sim5-15\%$）的平均增加的生产，同时使B通量基本不变。特别是，Fe碎片被发现有助于高达10%的Li和Be通量。用于AMS-02 Li/C、Be/C和B/C数据的联合分析，拟合得到显著改善，扩散系数（$\sim 20\%)$ .三个更新的横截面集被发现稍微低于或超过的Li/C和B/C的比率：这强烈不利于在宇宙射线的主要来源的Li的证据。我们强调，即将由AMS-02发布的Li（以及较小程度上的Be）的同位素宇宙射线比也会受到这些更新集的使用的影响。几乎没有关于从Ne、Mg、Si和Fe产生Li和B同位素的核数据，而这些反应估计占总产量的$\sim 20\%$。新的核测量将受到赞赏，并有助于更好地利用AMS-02高精度宇宙射线数据。
2022-08-31 astro-ph.HE nucl-ex
Looking for a charge asymmetry in cosmic rays
通过引入一个简单的求和规则，我们结合了PAMELA和FERMI-LAT宇宙线实验的数据。这允许调查是否轻子过剩观察到这些实验是电荷对称或不。我们还展示了如何使用这些数据来预测AMS-02实验尚未探索的能量下的正电子分数。
2011-04-30 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Probing local cosmic rays using Fermi-LAT observation of a mid-latitude region in the third Galactic quadrant
星际气体的$γ$射线观测为探测太阳系外的宇宙射线（CR）提供了一种独特的方法。在这项工作中，我们使用更新版本的费米-LAT数据和最近的多波长示踪剂的星际气体重新分析中纬度地区的第三银河象限，并估计当地CR质子谱。分析中分别采用了两种$γ$射线产生截面模型，即Kamae et al.（2006）的常用模型和Kafaru et al.（2014）的最新模型。这两种方法都能很好地拟合发射率，得到的质子谱与AMS-02和旅行者1号的直接测量结果大致相似，但显示出不同的谱参数。如果采用Kamae等人（2006）的截面模型，则在$4\pm1~{\rm GeV}\;c^{-1}$处显示断裂。得到的光谱$\lesssim 20\%$大于$15~\rm GeV$上方的AMS-02观测值，并且与$2\%$内的解调光谱一致。基于Kaftagu等人（2014）截面模型的质子谱约为AMS-02在$2-100~\rm GeV$的$1.4-1.8$倍，然而，相对于解调谱，差异减小至低于$10~\rm GeV$的$20\%$。在该模型中，需要在$20\pm11~{\rm GeV}\;c^{-1}$处的光谱中断。外推到$300~\rm MeV$与旅行者1号的观测结果进行比较，我们发现两个模型的偏差为$\lesssim 2.5σ$。一般来说，目前的$γ$射线观测可以获得近似一致的CR谱，但仍需要一个更好的$γ$射线产…
2019-04-28 astro-ph.HE
Studies on cosmic ray nuclei with Voyager, ACE and AMS-02: I. local interstellar spectra and solar modulation
宇宙线粒子在银河系和日球层中的加速和传播相互纠缠，导致银河系宇宙射线（GCR）模型的复杂性和简并性。旅行者1号最近在日光层外对GCR光谱进行的测量首次直接观测到了本地星际环境中的GCR。结合ACE和AMS-02在地球附近获得的高精度数据，我们使用非参数化方法导出了从几MeV/n到TeV/n的氦、锂、铍、硼、碳和氧核的LIS谱。这些激光干涉光谱有助于进一步研究GCR的注入和传输参数。ACE记录的近20年的数据被用来确定太阳周期23和24的太阳调制参数，基于力场近似。我们发现一般协议的调制电位与中子监测器和其他宇宙射线数据推断的结果。
2018-07-25 astro-ph.HE
Solar modulation of cosmic proton and helium with AMS-02
利用AMS-02在2011年5月至2017年5月Bartels自转27天的时间尺度上测量的长时间宇宙线质子和氦谱，研究了太阳调制效应。时间跨度涵盖了日球磁场的负极性周期、极性反转周期和正极性周期。AMS-02观测数据前所未有的准确性为提高对时间相关太阳调制效应的理解提供了一个很好的机会。在这项工作中，一个二维太阳调制模型被用来计算宇宙射线在日光层中的传播。模型中反映全球日球环境的一些重要成分取自观测资料。传播方程的数值求解与公共Solarprop代码。我们发现，漂移效应在太阳活动高峰期受到抑制，但在2017年上半年几乎恢复。平均自由程随时间变化的刚性依赖性对于重现2012年8月至2015年10月之间的观测结果至关重要。
2020-11-25 astro-ph.HE astro-ph.SR
Direct Measurements of Galactic Cosmic Rays
本文综述了银河系宇宙射线直接测量领域的最新进展。利用在空间进行的大粒子物理实验，对宇宙射线能谱、化学和同位素组成以及稀有的反物质成分进行了高统计测量。最近的结果进行了讨论，我们的宇宙射线的起源，开放的问题，并为未来的直接检测实验的挑战的理解。
2023-02-01 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Novel interpretation of the latest AMS-02 cosmic-ray electron spectrum
最新的AMS-02宇宙射线电子数据显示，能谱在40 GeV附近出现了断裂，斜率变化约为0.1。我们执行一个组合适合最新的AMS-02的正电子和电子通量数据超过10 GeV的半解析扩散模型，其中的来源包括生产对脉冲星风星云（PWNe），电子从超新星遗迹（SNRs）和两个物种从spectum的强子宇宙射线与星际介质原子。我们表明，在我们的设置中的AMS-02电子数据的斜率的变化很好地解释了SNR和PWNe的通量贡献之间的相互作用。事实上，相对贡献的数据，这两个群体的变化约13倍，从10到1000 GeV。PWN贡献的重要性至少为$4σ$，这取决于用于传播、星际辐射场和能量损失的模型。通过数值求解输运方程，我们检查了这一结果对低能效应的稳定性。以及在SNR的注入频谱中增加可能的中断。当在Klein-Nishina截面的完全数值处理内正确计算逆康普顿散射时，单独的能量损失的影响不能解释$e^-$通量数据中的中断，如最近在文献中提出的。
2021-10-28 astro-ph.HE
