Askaryan radiation from neutrino-induced showers in ice
本文提出了一种半解析的方法来计算由冰中的任意味中微子引起的簇射中的相干Askaryan辐射。我们比较了我们的结果与一个完整的蒙特卡罗模拟的基础上ZHAireS代码。这种方法能够在时域中的任何实验相关的观察者位置处再现矢势，从而再现电场。这项工作扩展了已发表的结果只适用于电子诱导簇射。我们建立的有效性的半解析计算的无线电信号所产生的所有类型的中微子在冰引起的阵雨。该方法是计算效率高，只需要作为输入的纵向电荷过剩档案的簇射和参数化的矢量势在远场区域的簇射在切伦科夫角，我们也提供。我们的方法避免了每次在给定的观测位置计算无线电脉冲时跟踪数百万个粒子对电场的贡献。这些结果可以很容易地用于解释实验所取得的数据，并在未来的计划和设计的基础上的无线电技术在冰的倡议。
2020-03-21 astro-ph.HE
Radio pulses from ultra-high energy atmospheric showers as the superposition of Askaryan and geomagnetic mechanisms
大气簇射中的无线电发射目前被解释为由于地球磁场中带电粒子的偏离和电荷过剩（Askaryan效应）而产生的辐射。这些机制中的每一个都有独特的极化。复杂的信号模式可以定性地解释为由每个机制引起的场的干涉（叠加）。在这项工作中，我们明确和定量测试一个简单的唯象模型的基础上，这一想法。该模型是通过在模拟水平上隔离两个组件中的每一个，并分别利用每个贡献的近似对称性来构建的。该模型的结果，然后检查对充分ZHAireS蒙特卡罗模拟的电场从第一原理计算。我们表明，简单的模型描述了无线电发射在几个百分点的水平在广泛的范围内的观测几何形状和一个由淋浴的基础上。因此，这种方法提供了一种简单的方法，以减少所需的计算时间，以准确地预测从空气簇射发射的无线电脉冲的电场，在感兴趣的实验情况下的许多实际应用。
2016-09-20 astro-ph.HE
Modelling uncertainty of the radiation energy emitted by extensive air showers
最近，利用无线电发射测定大范围空气簇射的能量已被证明是精确和准确的。特别是，无线电探测为独立测量宇宙射线的绝对能量提供了机会，因为辐射能量（以无线电信号形式辐射的能量）可以使用不涉及自由参数的第一原理计算来预测，并且无线电波的测量不会受到大气中任何显著吸收或散射的影响。在这里，我们通过比较用两个代码CoREAS和ZHAireS进行的蒙特卡罗模拟，验证了从微观模拟代码计算辐射能量的实施。为了将无线电发射计算中的电势差与空气簇射模拟中的差异隔离开来，模拟是在等效设置下进行的，特别是强子相互作用和大气描述的相同模型。比较一个大的模拟与不同的主要能源和淋浴方向，我们观察到的差异总额只有3.3%。这相当于在确定绝对能量标度时的不确定性仅为1.6%，因此打开了使用辐射能量作为宇宙射线实验的精确校准方法的潜力。
2017-08-16 astro-ph.HE
RDSim: A fast, accurate and flexible framework for the simulation of the radio emission and detection of downgoing air showers
本文提出RDSim框架，利用基于ZHAireS输入的可缩放、可旋转叠加发射模型及μ子触发玩具模型，快速准确模拟下行大气簇射的无线电发射与阵列探测。
2023-07-14 astro-ph.HE astro-ph.IM
Determination of the absolute energy scale of extensive air showers via radio emission: systematic uncertainty of underlying first-principle calculations
最近，利用无线电发射测定大范围空气簇射的能量已被证明是精确和准确的。特别是，无线电探测为独立测量宇宙射线的绝对能量标度提供了机会，因为辐射能量（以无线电信号形式辐射的能量）可以使用不涉及自由参数的第一原理计算来预测，并且无线电波的测量不受大气中任何显著吸收或散射的影响。为了量化与这种方法相关的不确定性，我们整理了各种贡献的不确定性，我们验证的一致性，通过比较蒙特卡罗模拟与两个代码的COREAS和ZHAireS的辐射能量计算微观模拟代码。我们比较了大量的模拟与不同的初级能量和淋浴方向，并观察到差异的辐射能量预测为30 - 80 MHz频段的5.2%。这相当于确定宇宙射线绝对能量标度的不确定度为2.6%。我们的结果具有普遍的有效性，并可以直接建立在实验工作的基础上的无线电发射测量的宇宙射线能量标度的校准。
2018-07-17 astro-ph.HE
Atmospheric multiple scattering of fluorescence and Cherenkov light emitted by extensive air showers
由空气簇射发射的光的大气光的散射不仅衰减来自簇射的直接荧光，而且有助于观察到的簇射光。到目前为止，在对观测到的空气簇射光学图像进行常规分析时，只考虑了直接和单散射的切伦科夫光子。本文提出了一种计算多次散射光对光学空气簇射图像贡献的蒙特卡罗方法，并给出了模拟结果和散射光对测量的簇射信号贡献的参数化。
2009-04-21 astro-ph.HE
Analytic Calculation of Radio Emission from Extensive Air Showers subjected to Atmospheric Electric Fields
我们已经开发了一个代码，半解析计算的无线电足迹（强度和极化）的广泛的空气簇射受大气电场。这可以用于从测量的无线电足迹重建大气电场的高度依赖性。感应电流的空间范围的各种参数化是基于蒙特卡罗簇射模拟的结果。计算出的无线电足迹与微观CoREAS模拟吻合良好。
2016-11-19 astro-ph.HE
Fluorescence emission induced by extensive air showers in dependence on atmospheric conditions
广泛的空气簇射（EAS）的带电粒子，主要是电子和正电子，在地球大气中引发荧光的发射。这种光提供了对宇宙射线能量的量热测量。为了从EAS的观察到的光轨迹重建初级能量，空气中的荧光产率必须取决于大气条件（如空气温度、压力和湿度）而已知。关于荧光发射的几个实验已经公布了各种数据集，涵盖了荧光产率对大气条件的依赖性的不同部分。使用已发表的测量汇编，荧光产率的计算依赖于海拔高度。将荧光计算应用于模拟的空气簇射和不同的大气廓线，以估计大气条件对重建的簇射参数的影响。
2009-06-30 astro-ph.HE
Radio emission from Air Showers. Comparison of theoretical approaches
虽然用于探测超高能宇宙射线（UHECR）的荧光和地面计数器技术已经发展了几十年，但在20世纪60年代的初步实验之后，对射电探测的兴趣减弱了。因此，荧光和表面阵列技术今天更加成熟，提供了更可靠的测量初级宇宙粒子的能量，化学成分和非弹性截面。无线电技术的优点是100%的占空比和较低的部署和运营成本。因此，无线电技术可以大大补充荧光和地面阵列探测，也可以独立工作。随着ANITA气球探测器观测UHECR以及LOPES、CODALEMA和其他地面无线电探测器的成功，无线电技术近年来得到了显著的推动。为了从射电观测中获得初级宇宙线粒子的能量和其他参数，需要可靠的蒙特卡罗（MC）模拟。近年来，提出了几种MC技术，如ZHairesS和端点形式化。虽然它们似乎很好地再现了一些观察到的数据，但在某些条件下，不同方法之间存在分歧。在这项工作中，我们从麦克斯韦方程推导出这些方法，并证明他们的身份在一定条件下，以及讨论其适用性的UHECR空气淋浴和SLAC的拟议实验。
2013-03-13 astro-ph.HE
Monte Carlo simulations of air showers in atmospheric electric fields
宇宙线空气簇射的发展可以受到大气电场的影响。在晴朗的天气条件下，这些场很小，但雷暴内部的强场可能对阵雨的电磁分量产生显着影响。理解这种效应对于空气簇射的无线电探测特别重要，因为无线电发射是由簇射电子和正电子产生的。我们用蒙特卡罗模拟计算了不同电场结构对簇射发展的影响。我们发现，电场变得重要的值的顺序为1千伏/厘米。在这样的场强下，不仅电子和正电子的能量分布会发生显著变化，而且在高海拔地区也可能发生逃逸电子击穿，这是闪电引发的一个重要影响。
2009-10-28 astro-ph.HE
Simulation of radio emission from air showers in atmospheric electric fields
研究了大气电场对宇宙线空气簇射发射的射电脉冲的影响。在晴朗的天气条件下，无线电发射的主要部分是由地磁场驱动的。当簇射电荷在电场中被加速和偏转时，会发出额外的辐射。我们模拟这种效果的Monte Carlo代码REAS 2，使用CORSIKA模拟阵雨作为输入。在这两个代码中，已经实现了处理电场对簇射粒子的影响的例程。我们发现，无线电脉冲显着改变的顺序~100 V/cm和更高的背景场。实际上，这意味着穿过雷暴的空气簇射发射的无线电脉冲不是簇射能量的可靠测量。在其他天气情况下，显著的电场效应预计很少发生，但雨层云可以拥有足够大的电场。一般来说，电场对无线电脉冲的贡献具有与地磁脉冲不同的极化特性。为了滤除受电场影响的无线电脉冲，无线电空气簇射实验应保留天气信息并对无线电信号进行全极化测量。
2010-02-25 astro-ph.HE
Giant Atmospheric Showers Detected by the Yakutsk Extensive Air Shower Array
本文研究了雅库茨克阵列在1974至2024年观测到的两个约$10^{20}$ eV巨型大气簇射，发现其异常高μ子比例超出当前模型预测，可能改变对超高能强子相互作用的理解或暗示奇异初级粒子的存在。
2025-05-31 astro-ph.HE
Loss of coherence and change in emission physics for radio emission from very inclined cosmic-ray air showers
本文针对极倾斜宇宙射线大气簇射，发现了其无线电辐射中存在新的极化模式与相干性损失，打破了仅含Askaryan和横向电流的经典描述，为下一代实验探测与重建提供了指导。
2024-04-22 astro-ph.HE astro-ph.IM
Simulating radio emission from particle cascades with CORSIKA 8
本研究介绍采用C++17开发的新型粒子级联模拟框架CORSIKA 8的射电模块，其支持两种独立射电辐射计算方法，经多工具对比验证，可为宇宙线相关研究提供灵活可靠的模拟支撑。
2024-09-24 astro-ph.HE astro-ph.IM
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
Radio Morphing: towards a fast computation of the radio signal from air showers
在过去的几年里，无线电探测已经成熟，成为一种有竞争力的空气簇射探测方法。现在设想用数千个天线阵列来探测超高能宇宙射线或天体物理学起源的中微子。此类探测器的数据利用需要运行大规模的空气簇射模拟来评估每个天线位置的无线电信号。为了减少相关的计算成本，我们已经开发了一种半解析的方法来计算所发射的无线电信号，称为无线电变形。该方法包括在计算任何空气簇射在任何位置的无线电信号从一个单一的参考簇射在给定的位置通过i）这个参考簇射的电场幅度的缩放，ii）在模拟的位置上的等距和iii）在所需的位置的无线电脉冲的插值的模拟。这种技术使人们能够计算电场时间轨迹，其特征与标准计算方法获得的特征非常相似，但计算时间减少了几个数量级。在本文中，我们提出了这种新的工具，解释其方法，并讨论其局限性。此外，我们验证了一个典型的事件集的方法，为未来的GRAND实验表明，计算的峰值振幅是一致的，从ZHAireS模拟的结果，在这个特定的情况下，平均偏移为+8.5%，27.2%的标准偏差。无线电变形对信号强度的这种高估主要来自于对基本参考簇射的选择。
2019-07-26 astro-ph.HE astro-ph.IM
Impact of atmospheric effects on the energy reconstruction of air showers observed by the surface detectors of the Pierre Auger Observatory
大气条件，如压力（P）、温度（T）或空气密度（$ρ\propto P/T$），影响高能宇宙射线引发的扩展空气簇射的发展。我们研究了大气变化对重建空气簇射的影响，从皮埃尔俄歇天文台的表面探测器阵列的数据，分别考虑与探测器间距为1500米和750米的间距之一。我们观察到调制的事件发生率是由于空气密度和压力的变化对测量信号的影响，从中获得的能量估计。我们展示了如何的能量分配可以被纠正，以考虑到这样的大气影响。
2017-02-09 astro-ph.HE astro-ph.IM
Coherent radio emission from the cosmic ray air shower sudden death
我们描述了一个新的无线电信号的特性，产生的次级电子和正电子的簇射阵面时，他们到达地面。这些粒子的非常快的减速引起频率小于20 MHz的电场的相干发射。我们表明，使用模拟与代码SELFAS，这种突然死亡的信号应该是检测到一个简单的专用天线，并可以提供许多信息的淋浴，特别是初级宇宙射线的性质。我们还表明，这个信号允许估计的大气深度的电场发射最大值X_{max} ^{prod}，发生最大以及之前的大气深度对应的最大数量的二次粒子在淋浴（Xmax）。在设计未来的无线电实验时，应考虑对这一信号的观测。
2013-07-22 astro-ph.HE
Influence of Atmospheric Electric Fields on the Radio Emission from Extensive Air Showers
雷暴云中的大气电场已被证明可以显著地改变宇宙射线引起的大范围空气簇射的无线电足迹的强度和偏振模式。模拟表明，在30-80 MHz的频率窗口中，信号强度与大气电场的大小呈非常非线性的关系。在这项工作中，我们提出了一个解释这种依赖性的基础上，蒙特卡罗模拟，支持的参数的基础上，在空气淋浴的电子动力学，并表示在一个简化的模型。我们表明，通过扩展的频率窗口，以较低的频率额外的灵敏度大气电场。
2015-11-10 astro-ph.HE physics.ao-ph
Seasonal Variation of Atmospheric Neutrinos in IceCube
冰立方中微子天文台以每年约10万个的速度探测到100 GeV以上的大气μ子中微子。这些中微子来自宇宙线空气簇射中带电π介子和K介子的衰变。它们的通量取决于母介子的产生和衰变的概率，因此对平流层温度很敏感。中微子率从8年的运行的探测器与大气温度分布测量的大气红外探测器（AIRS）。这种相关性的分析提供了一个测试模型的强子相互作用在大气中的空气淋浴。中微子的这种分析补充了本次会议上另一篇论文中提出的大气μ子与温度相关性的分析。
2019-09-04 astro-ph.HE
Extensive air showers and atmospheric electric fields. Synergy of Space and atmospheric particle accelerators
本文探讨空间与大气粒子加速器的协同作用，指出雷暴期间强电场调制次级粒子能谱，产生粒子爆发（TGEs），并显著改变广延大气簇射（EAS）的触发频率。
2023-10-15 astro-ph.HE physics.ao-ph
Constraints on violation of Lorentz invariance from atmospheric showers initiated by multi-TeV photons
我们讨论了假设破坏洛伦兹不变性在高能量的甚高能γ射线的大气簇射的形成的影响。在洛伦兹不变性破坏导致光子速度随能量减小的情况下，与洛伦兹不变性情况相比，簇射的形成被抑制。由HEGRA和H.E.S.S.独立测量的蟹状星云光谱的高能部分没有这种抑制。合作是用来设置下界的能量尺度的洛伦兹不变性违反。这些界限是竞争力与现有的最强的约束条件，从可变的天体物理源的时间和TeV光子的吸收河外背景光。下一代多TeV伽马射线观测站将进一步改进它们。
2016-12-26 astro-ph.HE hep-ph
Constraints on light meson production in air-showers with atmospheric neutrinos below 1~TeV interacting in IceCube's DeepCore
IceCube中微子探测器每年利用其低能扩展DeepCore观测数万个大气中微子，覆盖从GeV到TeV的中微子能量范围。这些中微子可以用来研究粒子相互作用的条件下，无法达到目前的基于加速器的实验。在这里，我们提出了关于生产的光和奇怪的介子在大气粒子级联使用一个专门的分析的基础上的形状的中微子光谱在天顶和能量的限制。我们报告的第一个测量大气中的K/Pi比在一个约束的能量范围内完全从中微子观测。
2019-09-24 astro-ph.HE hep-ex
Exploiting the geomagnetic distortion of the inclined atmospheric showers
我们提出了一种新的方法来确定超高能宇宙射线的性质，利用地磁偏差的μ子在近水平簇射。μ子在地平面上的分布可以通过一个简单的参数化来描述，它提供了一些与$X^μ_\mathrm{max}$（最大μ子产生的深度）紧密相关的形状参数，而$X^μ_\mathrm{max}$是与通常的参数$X_\mathrm{max}$（簇射最大发展的深度）紧密相关的质量指标。我们表明，强子模型的预测，可以设置一些限制，特别是通过结合地磁畸变与标准测量的纵向剖面。我们讨论所需的精度，以获得显着的结果，我们提出了一个示意性的布局检测器。
2015-08-18 astro-ph.HE astro-ph.IM
Direct Measurement of the Atmospheric Muon Energy Spectrum with IceCube
冰立方探测器的22弦配置（IC22）的数据被用来直接测量地平线附近的大气μ子能谱。在穿过超过10公里的冰之后，来自空气簇射的μ子束被减少为单个μ子，其能量可以从探测器中记录的光子总数来估计。以这种方式获得的能量分布是敏感的膝盖周围的宇宙射线成分，是补充测量的空气簇射阵列。所描述的方法扩展了中微子望远镜的物理潜力，并且可以容易地应用于类似的探测器。提供的是一个月IC22数据的分析结果。
2009-09-03 astro-ph.HE
Computing the electric field from Extensive Air Showers using a realistic description of the atmosphere
超高能宇宙射线的组成至今仍知之甚少，是高能天体物理领域的一个非常重要的课题。超高能宇宙射线的探测是通过它们与大气成分相互作用后产生的广泛的空气簇射进行的。簇射内的次级电子和正电子发射出可检测到的电场，其频率范围为kHz-GHz。可以使用该无线电信号来估计阵雨\xmax的最大发展的大气深度，具有良好的精度和接近$100\%$的占空比。这个\xmax \的值与引发流星雨的初级宇宙射线的性质密切相关。我们在本文中使用一个现实的大气模式，以纠正系统误差，可以防止正确的和无偏估计的~ \xmax的重要性。
2018-08-22 astro-ph.HE
Upgrading and testing the 3D reconstruction of gamma-ray air showers as observed with an array of Imaging Atmospheric Cherenkov telescopes
成像大气切伦科夫望远镜的立体阵列允许在3维中重建伽马射线诱导的簇射，这提供了几个优点：直接获得空间中的簇射参数和直接测量入射能量的量热。此外，考虑到同一阵雨的不同图像之间的相关性。最近在H.E.S.S.的框架内实现了一种基于电磁簇射的简单3D模型的分析方法。实验在本文中，该方法是完成了一个额外的质量标准，它减少了约2倍的扩展源的情况下的背景污染，同时保持伽马射线效率在一个高水平。另一方面，2006年7月耀变体PKS 2155-304的剧烈耀斑，提供了H.E.S.S.几乎纯伽马射线样品的数据，提供了一个独特的机会，精度测试的三维重建方法以及H.E.S.S.校准中使用的模拟。所有3D淋浴参数的分布数据和模拟之间的协议在百分之几的水平。
2009-05-04 astro-ph.HE astro-ph.IM
Hadronic- and electromagnetic cores of air-showers observed by hybrid experiments at high mountains
本文详细地研究了在Chacaltaya山乳胶室和AS阵列混合实验中探测到的空气簇射中的高能族（高能e、γ束）和强子的特征，并与用QGSJET和EPOS相互作用模型进行的CORSIKA模拟结果进行了比较。由于大气族和强子分量具有更直接的核相互作用信息，因此大气族与伴随着空气簇射的爆发（空气簇射的强子分量）之间的关联对宇宙线相互作用机制更敏感。的家庭能量的突发大小的依赖性进行比较与模拟。结果表明，伴随着较大爆发尺度的空气簇射的族能量系统地小于模拟事件中的预期值。实验结果不能简单地通过改变初级宇宙线的化学成分来描述，这表明次级粒子在宇宙线相互作用中的x分布比模拟模型中假设的要陡得多。
2010-10-13 astro-ph.HE
Toward the Detection of Relativistic Image Doubling in Imaging Atmospheric Cerenkov Telescopes
宇宙伽马射线光子入射到高层大气中，产生空气簇射，相对于空气以超光速移动到地球表面。尽管许多这些空气簇射沿着它们的轨迹保持超光速，但朝向单个成像大气切伦科夫望远镜（IACT）的簇射速度分量可能会从超光速下降到亚光速。当这种情况发生时，能够在时间和角度上解决空气簇射的IACT应该能够记录一种称为相对论性图像加倍（RID）的不寻常的光学效应。RID的逻辑是，当簇射朝向IACT的速度分量是超光速时，簇射似乎先于其自身的切伦科夫辐射，但当簇射朝向IACT的速度分量是亚光速时，簇射似乎跟随其自身的切伦科夫辐射。其结果是，IACT将看到流星雨不是从大气层的顶部开始，而是从中间开始--在流星雨路径上的径向速度分量下降到亚光速的那一点。然后，IACT将看到淋浴的图像同时上下移动。一个简单的模拟演示这种效果。RID的明确识别将确认在大气中的一种新的光学成像效应，而不是由透镜引起的，而是仅仅由相对论运动学引起的，并可能有助于相对论空气簇射的路径和速度重建的准确性。
2019-10-21 astro-ph.HE astro-ph.IM
Radio detection of atmospheric air showers of particles
自2002年以来，位于南赛射电天文台的CODALEMA实验研究到达地球大气层的超高能宇宙射线（10^{17} eV以上）。这些宇宙射线与大气成分相互作用，引起主要由带电粒子（电子和正电子）组成的广泛的空气簇射（EAS）。在大气层中形成簇射的过程中，这些运动中的带电粒子产生快速的电场瞬变（几纳秒到几十纳秒），CODALEMA在地面上用专用的无线电天线在宽频带（20 MHz到200 MHz之间）上检测到。对簇射发展过程中发射的这种电场的研究旨在确定引发粒子簇射的初级宇宙射线的特征：其性质、到达方向和能量。经过一些理论上的考虑和SELFAS模拟代码的简短描述，我们将介绍CODALEMA实验，其性能和主要结果。最后，我们将展示如何EAS无线电探测技术可以用来观察非常高的能量伽马射线源，与NenuFAR射电望远镜。
2019-03-07 astro-ph.HE astro-ph.IM
Description of Atmospheric Conditions at the Pierre Auger Observatory Using Meteorological Measurements and Models
为了重建观测到的大范围空气簇射，必须充分了解宇宙射线观测站所在地的大气条件，特别是使用荧光技术进行测量时。皮埃尔·俄歇天文台设想建立一个先进的大气监测装置网络。这一监测的一部分是一个气象气球计划，以测量天文台上方的大气状态变量。为了利用这些数据重建空气簇射，建立了月模型。预定的气球发射被放弃，取而代之的是由高能空气簇射触发的发射，作为快速监测系统的一部分。目前，气球发射计划已暂停，并使用数值天气预报模型的大气数据。本文介绍了气球观测、月模式以及数值天气预报的资料。
2012-08-27 astro-ph.HE astro-ph.IM
On Signatures of a Possible New Physics Resonance in Atmospheric Air Showers Using a Parameterized Model
Palacky University Olomouc, Faculty of Science, Joint Laboratory of Optics of Palacky University and Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences（帕拉茨基大学奥洛穆茨分校理学院，帕拉茨基大学与捷克科学院物理研究所联合光学实验室）
本文提出了一种参数化模型，用于研究大气气 shower 中可能的新物理共振特征，通过分析不同衰变通道对 shower 深度和能量依赖性的影响，探讨了新物理共振的可见性与宽度的关系。
2025-12-19 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
The MIDAS Experiment: A New Technique for the Detection of Extensive Air Showers
最近的测量表明，超高能宇宙射线广泛的空气簇射（EAS）中产生的自由电子可以与中性空气分子相互作用，产生微波范围内的韧致辐射。预计产生的微波辐射与簇射中的自由电子数量成比例，而簇射本身是初级粒子能量和大气深度的函数。利用这些性质，EAS的量热测量是可能的。该技术类似于荧光检测，具有几乎100%占空比的附加优势，并且实际上没有大气衰减。芝加哥大学目前正在开发微波探测空气簇射（MIDAS）原型。MIDAS由一个工作在3.4至4.2 GHz频段的53馈入接收机组成。该相机部署在一个4.5米的抛物面反射器上，并配备了高速功率探测器和自主FPGA触发电子设备。我们目前的MIDAS仪器的现状和未来的发展前景。
2010-10-22 astro-ph.HE
Muons in air showers at the Pierre Auger Observatory: Measurement of atmospheric production depth
皮埃尔·俄歇天文台的表面探测器阵列提供了关于广泛的空气簇射的μ子分量的纵向发展的信息。利用来自远离簇射核心的表面探测器的闪光模数转换器迹线的定时信息，可以重建μ子产生深度分布。我们的特点是善的天顶角约60度的重建。以及初级粒子的不同能量从这些分布中，我们定义X（mu）max为沿簇射轴的深度，其中μ子的产生达到最大值。我们探讨了X（mu）max作为一个有用的观测量来推断超高能宇宙射线的质量组成的潜力。同样，我们评估了它约束强子相互作用模型的能力。
2015-08-11 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Evolution of first-interaction second-harmonic anisotropy in cosmic-ray air showers
Institute of Frontier and Interdisciplinary Science, Shandong University（山东大学前沿交叉科学研究院）
本研究通过CORSIKA模拟揭示宇宙射线空气簇射中首次相互作用产生的二次谐波各向异性在纵向演化中快速衰减，坐标空间残余微弱但可解析，动量空间在300 g cm$^{-2}$后不可区分。
2026-09-14 astro-ph.HE
The effect of the atmospheric refractive index on the radio signal of extensive air showers
为了解释大范围空气簇射的无线电发射测量结果，大气折射率$n$的自然变化引起了一个重要的系统不确定性。在给定的海拔高度，视温度、湿度和气压而定，呼吸活性$N=10^6\, (n-1)$可具有大约$10 \%$的相对变化。应用于$N$的典型校正约为$4\%$。使用CoREAS模拟的无线电发射从空气淋浴，我们已经评估了不同的$N$的淋浴最大值$X_{\rm max}$的深度测量的效果。对于30至80 MHz的观测波段，质子簇射天顶角范围为15至50度的质子簇射，质子活动中$4 \%$的差异导致推断的$X_{\rm max}$的系统误差在3.5至11 $\mathrm{g/cm^2}$之间。在120至250 MHz的较高频率下，偏移范围为10至22 $\mathrm{g/cm^2}$。发现这些偏移与到$X_{\rm max}$的几何距离成比例。我们已经比较的结果，一个简单的模型的基础上切连科夫角。对于120至250 MHz频段，该模型是在定性协议的模拟。在典型情况下，我们发现与CoREAS中的默认抗肿瘤活性治疗相比，$X_{\rm max}$略有降低。虽然这在通常处理的系统不确定性范围内，但考虑到这一点，可以明显提高$X_{\rm max}$测量的准确性。
2017-01-25 astro-ph.HE astro-ph.IM
A Monte Carlo template-based analysis for very high definition imaging atmospheric Cherenkov telescopes as applied to the VERITAS telescope array
我们提出了一个复杂的似然重建算法，用于成像切伦科夫望远镜的簇射图像分析。重建算法基于相机像素幅度与基于蒙特卡罗模型的预测的比较。簇射参数由似然函数的最大化确定。作为淋浴适合参数的函数的可能性的最大化使用数值非线性优化技术来执行。CAT和H.E.S.S.已经开发了相关的重建技术。实验，并提供了一个更精确的方向和能量重建的光子诱导簇射相比，第二时刻的相机图像分析。示例显示的性能的分析模拟伽马射线数据从VERITAS阵列。
2015-09-07 astro-ph.HE astro-ph.IM
Reconstructing air shower parameters with LOFAR using event specific GDAS atmospheres
对大气参数如湿度、压力、温度和折射率的有限了解，一直是从空气簇射的无线电发射重建簇射最大值深度的重要系统不确定性之一。目前的空气簇射蒙特卡罗模拟代码，如CORSIKA和无线电插件CoREAS使用各种平均参数化大气。然而，LOFAR数据所用的宇宙射线分析方法需要依赖时间和特定地点的大气模型。在那里，对每一个探测到的宇宙射线都使用了专用的模拟装置，以考虑测量时的实际大气条件。使用全球数据同化系统（GDAS），全球大气模式，我们已经实现了随时间变化的，现实的大气廓线在CORSIKA和COREAS。我们已经为使用LOFAR测量的所有空气簇射生成了真实的事件特定大气，LOFAR是一个跨越几年和许多不同天气条件的事件集。我们的数据集的一个完整的重新分析表明，对于大多数数据，我们以前的校正因子表现得相当好，我们发现只有一个小的系统移位2克/厘米$^2$重建$X_{\rm max}$。然而，在极端天气条件下，例如，非常低的气压下，偏移可高达15 g/cm $^2$。我们提供了一个修正公式，以确定在$X_{\rm max}$的变化，从使用美国标准大气和GDAS为基础的大气模拟的比较。
2020-06-02 astro-ph.HE astro-ph.IM
The center of lateral iso-density contours for inclined cosmic air showers
天顶角不为零的宇宙空气簇射的水平横向密度是不对称的。这种不对称性是由等密度线向椭圆的拉伸和椭圆线中心相对于簇射中心的偏移构成的。这种变化是由大气衰减引起的。衰减的建模导致作为天顶角和等密度等值线的大小的函数的偏移的方程。通过研究模拟阵雨的横向密度变化，得到了一个更精确的方程。它示出了如何转移可以被纳入一个椭圆形的横向密度函数。移位的线性近似允许移位的椭圆密度的解析解。并与模拟阵雨资料进行了比较。
2015-08-28 astro-ph.HE
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
Corrected detector-level reconstruction of inclined radio air showers from trigger-level ADC waveforms
School of Electronic Engineering, Xidian University（西安电子科技大学电子工程学院）；School of Astronomy and Space Science, Nanjing University（南京大学天文与空间科学学院）；Key Laboratory of Modern Astronomy and Astrophysics, Nanjing University（南京大学现代天文与天体物理教育部重点实验室）
该研究针对自主射电阵列通过触发选择的ADC迹线重建空气簇射的问题，提出探测器级模拟闭合测试，通过特定方法获取能量等信息，对972个事件包测试，为选定模拟事件包建立重建基线。
2026-11-02 astro-ph.HE astro-ph.IM
Parametrization of the Relative Amplitude of Geomagnetic and Askaryan Radio Emission from Cosmic-Ray Air Showers using CORSIKA/CoREAS Simulations (ICRC2021)
宇宙射线是宇宙中高能事件的信使。这些罕见的超高能粒子可以使用大型无线电天线阵列以经济实惠的方式有效检测。线极化地磁辐射是大气簇射中的带电粒子在地球磁场中发生偏转时产生的主要辐射机制。次主导的Askaryan发射是径向偏振的，并产生由于随时间变化的负电荷过剩的簇射阵面。这两个发射分量的相对幅度取决于各种空气簇射参数，如到达方向和簇射最大值的深度。我们研究了这些依赖关系，使用CoREAS模拟无线电发射的空气淋浴在南极使用星形天线布局。一方面，参数化的Askaryan-地磁比可以用作输入更准确的重建簇射能量。另一方面，如果测量得足够精确，这个比值可能提供一种新的方法来重建簇射极大值的大气深度。
2021-08-13 astro-ph.HE
CORSIKA Implementation of Heavy Quark Production and Propagation in Extensive Air Showers
重夸克通常在当前的加速器实验中产生。因此，我们很自然地认为，它们应该同样是在与更大的质心能量的碰撞中产生的，就像那些涉及超高能宇宙射线和大气核的碰撞一样。尽管如此，在广泛空气簇射（EAS）的蒙特卡罗生成器中，仍缺少对重强子的详细处理。必须改进对重味如何在大气簇射中出现和演变的描述。考虑到这一目标，我们研究了质子-空气碰撞中重夸克产生的两种不同模型。我们还分析了一个专门的治疗重强子与大气核的相互作用。本文展示了如何将这些模型作为新的选项在CORSIKA中实现，CORSIKA是最常用的EAS模拟器之一。这种新的计算工具使我们能够分析重强子的传播对EAS发展的影响
2013-01-12 astro-ph.HE hep-ph physics.comp-ph
Simulation of the Radiation Energy Release in Air Showers
使用CoREAS模拟代码对大范围空气簇射以MHz辐射形式释放的能量进行了模拟研究。我们开发了一种有效的方法来提取这种辐射能量的空气簇射模拟。我们确定的辐射能量释放的纵向剖面，并比较它的能量沉积的纵向剖面的电磁组件的空气簇射。我们发现，校正的地磁发射的几何依赖性的辐射能量的尺度二次与空气簇射的电磁分量中的能量的二阶依赖于大气密度的簇射发展的最大值的位置$X_\mathrm{max}$。在无法获得$X_\mathrm{max}$的测量中，可以使用空气簇射的入射方向的天顶角来近似这种二阶相关性，而精度只有很小的恶化。这种方法的结果是在一个内在的不确定性为4%的电磁簇射能量，这是远远低于目前的实验不确定性。
2016-09-19 astro-ph.HE
Probing Atmospheric Electric Fields in Thunderstorms through Radio Emission from Cosmic-Ray-Induced Air Showers
我们目前的测量宇宙射线的空气阵雨发生在雷暴期间的无线电发射。这些空气簇射的强度和偏振模式与在晴朗天气条件下测量的完全不同。利用大气电场的简单双层模型，这些模式可以很好地再现了国家的最先进的模拟代码。这反过来又为研究大气电场提供了一种新的方法。
2015-04-22 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.IM
Extensive Air Shower Registration at Two Depths with SPHERE-3 Detector
该研究介绍 SPHERE-3 项目进展，结合反射切伦科夫光望远镜与直射光探测器，在两个大气深度探测 EAS，并提出自洽的整体参数评估流程。
2025-07-23 astro-ph.HE
Muons as a tool for background rejection in imaging atmospheric Cherenkov telescope arrays
在宇宙射线质子和原子核引发的空气簇射中存在μ介子，这是一个很好的工具，可以将这种簇射与伽马射线引发的簇射区分开来。然而，到目前为止，这种方法已被充分利用，只有地面粒子探测阵列。在这篇文章中，我们探讨了使用切伦科夫光从μ子作为背景抑制工具成像大气切伦科夫望远镜阵列在最高能量的可行性。我们采用的切伦科夫光从个别μ子的分析模型，允许快速模拟大量的阵雨在混合模式。这允许在计算时间方面以可接受的成本探索非常高的背景抑制功率状态。我们发现，对于非常大的望远镜（$\gtrsim$ 20米直径），有效的识别μ子将提供一个重大的改进，相对于标准的背景抑制技术在能量超过几十TeV。
2021-09-09 astro-ph.HE astro-ph.IM
Impact of QCD jets and heavy-quark production in cosmic-ray proton atmospheric showers up to 10$^{20}$ eV
在对撞机物理学中常用的PYTHIA 6 Monte Carlo（MC）事件发生器首次与密度与空气相同的氢大气的快速输运模拟相连接，以研究能量为E $_{CR}\approx 10^{14}$ -$10^{20}$ eV的宇宙射线质子产生的扩展大气簇射（EAS）的性质。与宇宙线物理学中常用的强子MC发生器（EPOS-LHC、QGSJET和SIBYLL）不同，PYTHIA包括产生更硬的强子喷流和重夸克（粲夸克和底夸克），从而产生更高的横动量末粒子，这可以解释数据中观察到的几个异常。EAS的电磁，强子和μ子特性产生的PYTHIA 6的各种设置，调整到质子-质子数据在LHC测量，比较那些从EPOS-LHC，QGSJET 01，QGSJET II，和SIBYLL 2.1。尽管他们不同的基础部分子动力学，与PYTHIA 6产生的EAS的特性之间的MC发电机的其余部分预测。唯一的例外是在距离簇射轴较大的横向距离处的μ子分量，PYTHIA预测的活动比其他模型更多。重夸克的生产，在这项研究中实施的氢气氛中，似乎并没有发挥关键作用的EAS μ子属性，指向核效应负责的μ子异常中观察到的空气淋浴数据。
2018-09-17 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Muons as a tool for background rejection in Imaging Atmospheric Cherenkov Telescope arrays
在宇宙射线质子和原子核引发的空气簇射中，μ介子的存在被公认为是将这种簇射与伽马射线引发的簇射分开的有力工具。然而，到目前为止，这种方法已被充分利用，只有地面粒子探测阵列。我们探讨了使用切伦科夫光μ子作为背景抑制工具成像大气切伦科夫望远镜阵列在最高能量的可行性。我们采用的切伦科夫光从个别μ子的分析模型，允许快速模拟大量的阵雨在混合模式。这使我们能够以可接受的计算时间成本探索非常高的背景抑制功率范围。我们表明，非常大（$\gtrsim$ 20米镜直径）的望远镜，有效的识别μ子光可能会导致高达10 $^{-5}$的背景抑制水平，同时保持高效率的伽马射线。虽然在成像切伦科夫望远镜阵列的数据分析中有效利用μ子切伦科夫光仍然存在许多挑战，但我们的研究表明，对于至少包含一个大型望远镜的阵列，这是一个非常值得努力的工作。
2021-11-23 astro-ph.HE astro-ph.IM
Measuring contributions from single and multiple atmospheric secondary cosmic rays in the {\it Princess Sirindhorn Neutron Monitor} using cross-counter neutron time delay distributions
Mahidol University（玛希隆大学）；University of Delaware（特拉华大学）；Chiang Mai University（清迈大学）；Rajamangala University of Technology Thanyaburi（皇家理工大学塔尼布里分校）
通过分析交叉计数器时间延迟直方图，提取了领导者分数L并校正大气效应，发现大间距下L≈0.997，表明0.3%的计数与远处计数时间相关，且需要同一宇宙射线簇中的多个次级粒子贡献，约4.5%的PSNM计数来自不同次级粒子。
2026-05-15 astro-ph.HE astro-ph.IM
Atmospheric aerosol attenuation effect on FD data analysis at the Pierre Auger Observatory
自2004年以来，皮埃尔·俄歇天文台的大气气溶胶监测系统一直运行顺利。两个激光设施（中央激光设施，CLF和极端激光设施，XLF）在FD轮班期间每小时发射四次50次，以测量高度可变的每小时气溶胶衰减，以校正荧光检测器检测到的广泛空气淋浴的纵向紫外光分布。每小时气溶胶衰减负荷（垂直气溶胶光学厚度）用于校正测量的廓线。两种技术被用来确定气溶胶配置文件，这已被证明是完全兼容的。因此，测量的VAOD剖面的不确定性导致分析中事件的簇射最大发展（X max）时的能量和深度估计的不确定性。为了证明FD事件分析中使用的气溶胶衰减测量的有效性，已经验证了作为气溶胶传输到簇射最大深度的函数的重建SD与FD能量的比率的平坦性。
2019-05-14 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Cosmic-ray measurements with an array of Cherenkov telescopes using reconstruction of longitudinal profiles of air showers
提出了一种利用切伦科夫望远镜重建簇射电子纵剖面的方法。我们展示了如何由望远镜阵列收集的切伦科夫光可以转化为作为大气深度的函数的电子数。该方法是使用空气簇射和简化的望远镜模拟验证。重建的深度，其中簇射有最大数量的电子（$\mathrm{X_{max}}$）打开的可能性，宇宙射线成分的研究与切伦科夫望远镜的能量范围从10到100 TeV。在$\mathrm{X_{max}}$重建中获得小于16 $\mathrm{g/cm^{2}}$的分辨率。
2022-09-08 astro-ph.HE astro-ph.IM
Imaging the radio-wave emission from extensive air showers
Radboud University Nijmegen（奈梅亨拉德堡德大学）；Nationaal Instituut voor Kernfysica en Hoge Energie Fysica (NIKHEF)（荷兰核与高能物理国家研究所）；Max-Planck-Institute for Nuclear Physics（马克斯·普朗克核物理研究所）
本文提出通过成像无线电波观测宇宙射线诱导的大气簇射，展示了该技术与切伦科夫技术的相似性，并指出多天线相机能更有效地捕捉单天线无法获取的信号。
2026-05-15 astro-ph.HE astro-ph.IM
Sensitivity of the JEM-EUSO telescope to gravity effects in neutrino-induced air showers
我们研究了JEM-EUSO在具有单一额外维度和小曲率度量的Randall-Sundrum（RS）模型的背景下对重力效应的敏感性。正则化Kaluza-Klein引力子在$t$通道中的交换对超高能中微子与核子的非弹性散射截面有贡献。这种效应可以在宇宙中微子与大气核子相互作用引起的深穿透准水平空气簇射中检测到。出于这个原因，我们计算的准水平的空气阵雨在JEM-EUSO天文台的RS模型的两个参数的函数的预期数量。
2015-11-23 astro-ph.HE hep-ph
