Implications of ultra-high energy neutrino flux constraints for Lorentz-invariance violating cosmogenic neutrinos
我们认为洛伦兹不变性违反（LIV）宇宙成因中微子观测的影响，特别关注的约束施加在几个发达的超高能宇宙成因中微子生产模型的最近结果从南极脉冲瞬态天线（ANITA）长时间气球有效载荷，和无线电冰切伦科夫实验（RICE）在南极。在科尔曼和克林肖最初提出的一种设想下，每个轻子家族都可能达到超过光速的最大速度，导致在传播过程中通过几个相互作用通道损失能量。我们表明，未来的观测宇宙成因中微子将提供迄今为止最严格的限制LIV在中微子部门。我们推导出隐含水平的LIV抑制观测预测通量从几个主流的宇宙成因中微子模型，特别是最近受到约束的ANITA和水稻实验。我们通过详细的蒙特卡罗程序模拟宇宙成因中微子通量的传播中存在的LIV引起的能量损失。我们发现，即使在LIV诱导的中微子超光度为（u_v-c）/c ~ 10^{-26}（比电流边界低13个数量级）时，这一过程也会在衰减中微子谱中产生几种可检测的效应。
2012-09-19 astro-ph.HE hep-ph
Cosmogenic gamma-rays and neutrinos constrain UHECR source models
我们使用CRPropa 3来展示预期的宇宙成因中微子和伽马射线光谱如何取决于超高能宇宙射线（UHECR）在其源的最大能量，在注入的光谱指数和UHECR的化学成分。费米/LAT测量的各向同性漫射伽马射线背景已经接近接触到一个模型，该模型具有共同移动的源演化，并具有优化的化学成分，光谱指数和最大加速能量，以提供最佳拟合的UHECR光谱和皮埃尔俄歇合作测量的组成。此外，在UHECR的最高能量的质子存在的可检测的分数，实验的灵敏度在$\sim 10^{-8}$ - $10^{-10}$ GeV cm $^{-2}$ s $^{-1}$ sr $^{-1}$的范围内的$\sim1$ EeV的单味中微子通量，显示为UHECR源的演变的函数。达到这种灵敏度的实验将能够显着约束现实源演化模型的质子分数。
2017-07-14 astro-ph.HE
Testing Lorentz invariance violation using cosmogenic neutrinos
INFN - Laboratori Nazionali del Gran Sasso（意大利国家核物理研究所-大萨索国家实验室）
通过模拟宇宙射线产生中微子，研究洛伦兹不变性破坏对中微子传播的影响，并提出约束其破坏尺度的方法。
2023-10-05 astro-ph.HE hep-ph
Predictions for the flux of high-energy cosmogenic neutrinos and the influence of the extragalactic magnetic field
宇宙成因中微子起源于在宇宙中传播的宇宙射线与宇宙背景光子的相互作用。由于高能宇宙射线和宇宙背景光子都存在，因此高能宇宙成因中微子的存在几乎是肯定的。然而，迄今为止尚未测量它们的通量。因此，我们计算了到达地球的高能宇宙成因中微子的通量，其基础是考虑到三个空间自由度和宇宙学时间演化的复杂四维模拟。我们对中微子通量的预测与最近从大规模宇宙射线实验中获得的上限是一致的。我们还发现河外磁场对中微子流有很强的影响。这项工作的结果是重要的未来中微子观测站的设计，因为它们可以评估的检测器体积，是必要的，在不久的将来检测高能量宇宙成因中微子。对这种中微子的观测将把多信使天文学推向迄今为止尚未实现的能量尺度。
2018-10-09 astro-ph.HE
Cosmogenic neutrino fluxes under the effect of active-sterile secret interactions
超高能宇宙成因中微子可能是一个独特的机会，揭示可能的新的物理相互作用，一旦仅限于中微子部门。在本文中，我们研究了一个秘密的积极的不育的相互作用，介导的赝标量，宇宙成因中微子的预期流量的可观察到的效果。结果表明，对于质量为数百MeV的不育中微子和赝标量，必须逃避宇宙学，天体物理学和基本粒子的约束，这种新的相互作用的存在下，可以显着改变宇宙成因中微子在地球上的能量范围从PeV到ZeV的能谱。有趣的是，如果标量介质质量在250 MeV左右，并且UHECR由质子分量主导，则在GRAND装置上可以检测到光谱的失真。更大的介质质量或由更重的原子核主导的UHECR的化学成分将需要更大的宇宙射线设备，这在未来可能是可用的。
2020-05-12 astro-ph.HE hep-ph
Obtaining a History of the Flux of Cosmic Rays using In Situ Cosmogenic $^{14}$C Trapped in Polar Ice
碳-14（$^{14}$ C）是宇宙射线空气簇射中的中子被$^{14}$ N核捕获时在大气中产生的。大气中的$^{14}$ C被困在极地冰中的气泡中，因为压实的雪（积雪）转化为冰。$^{14}$ C也是通过穿透宇宙射线的中子和μ子在冰粒中原位产生的。最近的冰芯测量表明，在$^{14}$ CO阶段，$^{14}$ C是占主导地位的原位宇宙成因成分在大多数冰芯站点。因此，应该有可能使用冰结的$^{14}$ CO来重建地球上宇宙射线的历史通量，而没有与$^{10}$ Be相关的传输和沉积不确定性或影响大气$^{14}$ CO $_2$的碳循环不确定性。测量将对受太阳调制影响最大的能量范围以上的宇宙射线通量敏感。我们目前估计的预期灵敏度$^{14}$ CO冰芯的历史流量的银河宇宙射线，最近的研究的基础上，$^{14}$ CO在极地冰。
2019-09-17 astro-ph.HE astro-ph.IM
On the potential cosmogenic origin of the ultra-high-energy event KM3-230213A
针对KM3NeT/ARCA探测到的迄今最高能中微子事件与标准宇宙成因中微子预测的矛盾，研究通过扩展流量积分红移范围至z≃6并假设质子占次要比例调和矛盾，对宇宙加速器施加了约束。
2025-02-12 astro-ph.HE
Cosmogenic Origin of KM3-230213A: Delayed Gamma-Ray Emission from A Cosmic-Ray Transient
Raman Research Institute（拉曼研究所）；University of Florida（佛罗里达大学）
研究通过延迟伽马射线发射揭示KM3-230213A的宇宙起源，探讨宇宙射线暂现体与宇宙背景辐射的相互作用及多TeV伽马射线的探测。
2025-12-30 astro-ph.HE
Determining the fraction of cosmic-ray protons at ultra-high energies with cosmogenic neutrinos
宇宙成因中微子是超高能宇宙射线（UHECR）与宇宙光子场相互作用产生的。对这些中微子扩散通量的限制可以用来限制到达地球的能量为$E_{p} \gtrsim 30$ EeV的质子的比例，从而在不完全依赖强子相互作用模型的情况下对UHECR的组成进行限制。我们表明，在何种程度上目前的中微子望远镜已经约束这部分质子和讨论的前景，下一代探测器，以进一步约束it.Additionally，我们讨论了这些限制的影响，为几个流行的候选人UHECR源类。
2019-09-03 astro-ph.HE
Constraints on the proton fraction of cosmic rays at the highest energies and the consequences for cosmogenic neutrinos and photons
本研究结合多信使观测约束，量化最高能段超高能质子的可能占比，分析其对应的宇宙生成中微子与伽马射线流强，为未来多信使观测提供新方向。
2024-03-06 astro-ph.HE
Minimal Cosmogenic Neutrinos
观测到的超高能（UHE）宇宙射线（CR）通量保证了高能宇宙成因中微子的存在，这些中微子是通过CR在星系际空间传播的光强子相互作用产生的。这种中微子通量并不具有与未知CR源环境相关的许多不确定性。宇宙成因中微子的化学成分，源分布或演化和最大注入能量的UHE CR的有很强的模型依赖性。我们讨论的宇宙成因中微子光谱的下限，这取决于所观察到的UHE CR光谱和组合物，并直接涉及到实验观察和模型无关的数量。我们显示了明确的限制保守的假设源的演变。
2012-08-21 astro-ph.HE
Cosmogenic neutrinos as probes of new physics
本文研究 GRAND 十年 $ν_τ$ 观测对新物理的探测能力，表明其可检验 $ν$SI、PD$ν$ 与 $ν$DM 并给出互补参数限制。
2025-09-22 astro-ph.HE hep-ph
Ultrahigh-energy cosmogenic neutrino emissions in the high-redshift universe
Chiba University（千叶大学）
研究显示高红移AGN若发射至高能质子，将在CMB场中产生约50PeV的中微子通量，与IceCube观测一致，无需参数调优。
2026-07-24 astro-ph.HE
Cosmogenic photons as a test of ultra-high energy cosmic ray composition
虽然最近对超高能宇宙射线簇射剖面的测量表明它们主要是由重核引发的，但这些结论依赖于具有很大不确定性的强子相互作用模型。我们研究了宇宙线成分的另一种测试方法，该方法是基于对宇宙线在星系际传播过程中与扩散低能光子背景相互作用产生的超高能光子的观测。我们表明，如果超高能宇宙射线的重核占主导地位，这些光子的流量被抑制约一个数量级相对于质子占主导地位的情况。皮埃尔·俄歇天文台未来的观测可能会使用这个观测值来限制原色的组成，从而为强子相互作用模型提供重要的交叉检查。
2010-07-08 astro-ph.HE
Cosmogenic photon fluxes at ultra-high energies
Center for Particle Physics Siegen, Department of Physics, University of Siegen（锡根大学物理系粒子物理中心）
研究超高能宇宙射线产生的宇宙成因光子通量，通过考虑注入参数假设研究光子产率，量化不同源场景下的通量，发现不含初始质子的混合成分场景通量低于实验极限，有质子时相关通量可能可达，部分纯质子场景参数受光子极限约束。
2026-11-03 astro-ph.HE
Ultra-high energy event KM3-230213A as a cosmogenic neutrino in light of minimal UHECR flux models
Institute for Nuclear Research of the Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院核物理研究所）；Budker Institute of Nuclear Physics of Siberian Branch Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院西伯利亚分院布德刻尔核物理研究所）；Novosibirsk State University（新西伯利亚国立大学）
研究探讨了KM3NeT探测到的超高能中微子是否由宇宙射线在星际介质中传播时产生，利用Telescope Array的宇宙射线通量模型，发现其预测与KM3NeT观测一致，且在2σ水平上吻合。
2026-02-20 astro-ph.HE
Ultrahigh-Energy Cosmic Ray Production by Turbulence in Gamma-Ray Burst Jets and Cosmogenic Neutrinos
提出了一种新的在伽马射线暴喷流中产生超高能宇宙线的模型。在瞬发γ射线辐射之后，在余辉相或余辉相之前，在伽玛暴喷流中激发出流体动力学湍流。温和的相对论性湍流随机加速质子。加速率比通常的一阶冲击加速率慢得多，但在这种情况下，它可以是能量无关的。由此产生的UHECR光谱是如此坚硬，以至于体能量集中在最高能量范围内，导致对$\sim 10^{53.5}~\mbox{erg}~\mbox{s}^{-1}$的典型宇宙射线光度的中等要求。在这个模型中，二次γ射线和中微子的排放所引发的E2离子的生产显着抑制。尽管注射时的UHECR光谱显示出弯曲特征，但这与观察到的UHECR光谱形状不冲突。宇宙成因中微子谱在$10^{17}$ - $10^{18}$ eV范围内变得明显困难，这可能会被未来的观测所验证。
2016-07-09 astro-ph.HE
Restricting UHECRs and cosmogenic neutrinos with Fermi-LAT
超高能宇宙射线（UHECR）质子与宇宙微波背景（CMB）相互作用产生UHE电子和伽马射线，其继而在CMB和红外光子上引发电磁级联。结果，在$E\lsim 100$ GeV的能量范围内积累了漫射各向同性伽马辐射的背景。费米-LAT合作最近报告了对河外弥漫背景的测量，发现它比EGRET以前测量的强度更小，更柔软。我们表明，这一新的结果约束UHECR模型和宇宙成因中微子的流量。特别是，它排除了现有中微子实验可检测到的宇宙成因中微子通量的模型，而下一代探测器，如JEM-EUSO只能观察极端参数的中微子。
2010-12-21 astro-ph.HE
Can KM3-230213A be compatible with a cosmogenic origin?
该研究探讨KM3-230213A事件是否可由宇宙成因中微子解释，发现需积分至红移6且质子占次主导，从而约束宇宙加速器并开启新探索窗口。
2025-10-27 astro-ph.HE
Acceleration and propagation of ultra high energy cosmic rays
我们回顾了最高能量宇宙射线的物理学。对它们的来源的发现，仍然是未知的，将揭示宇宙中最具活力的天体，并可能揭示粒子物理学标准模型之外的新物理学。我们讨论了这些高能粒子的传播细节，它们与天体物理光子背景和星系际磁场的相互作用，以及与它们的运输相关的次级宇宙成因粒子的产生。我们研究了不同的加速模型，回顾了可以激发宇宙射线直到最高能量的主要天体物理对象。考虑到所观察到的质量组成的不确定性，我们审查了两种替代方案的组成仅由质子或质子和较重的原子核，讨论了两种方案的来源，加速机制和生产的二次宇宙成因的伽马射线和中微子方面的后果。
2017-07-25 astro-ph.HE
The Sensitivity of PUEO to Cosmogenic Neutrinos and Exotic Physics Scenarios
University of Wisconsin, Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）
PUEO将通过高灵敏度探测高能中微子，研究宇宙射线质子成分及超重暗物质衰变或宇宙弦辐射等奇异物理场景。
2026-04-22 astro-ph.HE
Cosmogenic activation of materials
寻找罕见事件的实验，如直接探测暗物质粒子、中微子相互作用或核双β衰变，都是在地下深处进行的，以抑制宇宙射线的影响。但是，当需要超低本底条件时，由于先前暴露于宇宙射线而在材料中产生放射性同位素是一种危险。在这方面，宇宙核子产生长寿命产物的研究已用于许多探测器介质和其他常用材料。在这里，将总结在地球表面上的活化产率的量化所获得的主要结果，同时考虑到测量和计算遵循不同的方法。同位素生产截面和宇宙射线光谱是两个主要成分时，计算这种宇宙成因的激活;不同的替代方案，实现他们将进行讨论。激活，可以发生在地下深处，主要是由于宇宙μ子也将简要评论。目前，放射性同位素宇宙成因生产的实验结果很少，在许多情况下，不同计算之间的差异是重要的，但对这种背景源的兴趣越来越大，它变得越来越相关，可能有助于改变这种情况。
2017-08-24 astro-ph.HE hep-ex nucl-ex
Cosmogenic neutrinos from FRII galaxies as potential origin of the ultra-high-energy KM3-230213A event
Université Paris Cité（巴黎西岱大学）；CNRS, Laboratoire Astroparticule et Cosmologie（法国国家科学研究中心，粒子与宇宙学实验室）；Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学天文学研究所）
本研究探讨FRII型射电星系瓣加速的UHECR产生的宇宙成因中微子能否解释超高能中微子事件KM3-230213A，通过数值模拟验证其可行性，为该事件起源提供潜在解释并展望多信使观测的研究方向。
2026-08-18 astro-ph.HE
Testing Narrow-jet Gamma-Ray Bursts as Sources of Ultrahigh-Energy Cosmic Rays
University of Florida（佛罗里达大学）；University of Johannesburg（约翰内斯堡大学）；The George Washington University（乔治华盛顿大学）；National Institute for Theoretical and Computational Sciences (NITheCS)（国家理论与计算科学研究所）；U.S. Naval Research Laboratory（美国海军研究实验室）
本研究通过三种源演化模型拟合观测数据，发现本地窄喷流GRB种群可解释最高能UHECR通量，且不违反多信使约束，其重子加载因子约为10。
2026-08-28 astro-ph.HE
Current constraints from cosmogenic neutrinos on the fraction of protons in UHECRs
宇宙成因中微子是超高能宇宙射线（UHECR）与河外光子背景相互作用时产生的。一般来说，这些宇宙成因中微子的预期通量取决于多个参数，描述了UHECR的来源和传播。在我们最近的论文（van Vliet et et al. 2019）中，我们证明了中微子能量为$E_ν \sim 1$ EeV时会出现“甜蜜点”。在该能量下，通量主要取决于两个参数，源演化和$E_p \gtrsim 30$ EeV的地球UHECR中质子的分数。因此，目前宇宙成因中微子通量的上限为$E_ν \sim 1$ EeV，并假设有一定的源类，可以得到对UHECR组成的约束。这种约束是独立的强子相互作用模型，并表明一个大的质子分数和强源演化的组合是不利的。即将进行的中微子实验将能够进一步限制UHECR中质子的比例，并用于UHECR源演化的任何现实模型。
2019-09-04 astro-ph.HE
Cosmogenic Neutrinos Through the GRAND Lens Unveil the Nature of Cosmic Accelerators
能量超过55电子伏特的宇宙射线的来源仍然是个谜。被称为宇宙成因中微子通量的超高能中微子的保证关联通量将由下一代无线电设施测量，例如拟议的中微子探测巨型无线电阵列（GRAND）。利用宇宙成因中微子流提供的正交信息，我们确定了GRAND约束源红移演化和宇宙线源化学组成的前景。如果红移的演化是已知的，那么不管GRAND的能量分辨率如何，拥有200，000个天线的GRAND将在一年的数据采集后将质子/铁的分数限制在$\sim5-10\%$水平;另一方面，如果给出了平均源成分的提示，GRAND将测量源的红移演化到$\sim 10\%$不确定性。然而，预见的配置的GRAND单独将无法打破之间的红移演化的源和它们的组成简并。我们的研究结果强调了下一代无线电阵列探测器的识别潜力，并激励在这个方向上进一步努力。
2019-05-28 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Probing the Extragalactic Cosmic Rays origin with gamma-ray and neutrino backgrounds
GeV-TeV的γ射线和PeV-EeV的中微子背景提供了一个独特的窗口的超高能宇宙射线（UHECR）的性质。我们讨论了最近的费米-LAT数据的河外伽玛射线背景（EGB）和相关的估计点源的贡献，以及冰立方中微子数据的起源的UHECR的影响。我们计算宇宙成因的$γ$ -射线和中微子产生的UHECR的扩散通量，并推导出可能的宇宙学演化的UHECR源的约束。特别是，我们表明，在\citet{Globus2015b}中考虑的混合组合物的情况下，这是在协议（i）俄歇测量的能谱和组成的最高能量和（ii）脚踝状的功能，在光组件中检测到的卡斯卡德-格兰德，是兼容的费米-LAT测量和与当前的IceCube限制。我们还讨论了未来实验的可能性，以检测相关的宇宙成因中微子和进一步限制的UHECR模型，包括可能的次主导UHECR质子源。
2017-04-03 astro-ph.HE
Cosmogenic Neutrinos Challenge the Cosmic Ray Proton Dip Model
超高能宇宙射线（UHECR）的起源和组成仍然是一个谜。质子浸渍模型描述了它们在$10^9$ GeV以上能量范围内的光谱形状，通过对产生和与宇宙微波背景的光强子相互作用。光强子相互作用也产生宇宙成因中微子，峰值在$10^9$ GeV附近。我们测试这个模型是否仍然是可行的，根据最近的UHECR光谱测量从望远镜阵列实验，和上限宇宙成因中微子流量从冰立方。虽然两个参数的拟合已经提出，我们进行了全面扫描的三个主要的物理模型参数：源红移的演变，注入质子的最大能量，光谱指数。我们发现定性不同的结论相比，早期的两个参数在文献中的拟合：一个温和的偏好，而不是Greisen-Zatsepin-Kuzmin（GZK）截止，硬注入光谱的最大能量截止源，和强大的源演化。预测宇宙成因中微子流量超过冰立方限制的任何参数组合。结果表明，质子浸渍模型在大于95% C. L.这是强有力的证据，对这个模型独立的质量组成测量。
2016-07-15 astro-ph.HE
Cosmic-Ray Boosted Diffuse Supernova Neutrinos
针对宇宙射线散射增强中微子通量的研究热点，本文分析了宇宙射线与未被探测的弥散超新星中微子背景散射产生的增强通量，发现其远低于多种已知中微子通量。
2025-09-04 astro-ph.HE hep-ph
Scrutinizing the cosmogenic origin of the KM3-230213A event: A Multimessenger Perspective
本文从多信使视角审视 KM3-230213A 事件的宇宙生成起源，通过自洽计算质子及次级粒子的传输并与多个观测数据对比，发现硬质子谱能重现该事件且不违反限制，从而加强了对河外宇宙射线源的限制。
2025-07-16 astro-ph.HE hep-ph
Implications of a Cosmogenic Origin of KM3-230213A for Ultra-High-Energy Protons
Khalifa University of Science and Technology（哈利法科学技术大学）；Norwegian University of Science and Technology (NTNU)（挪威科技大学）
通过解释KM3NeT观测到的中微子事件KM3-230213A为宇宙成因，结合多信使约束对UHECR源参数进行最佳拟合，发现该事件单独探测要求强演化的UHE质子源（如高亮度活动星系核），但加入Auger和IceCube的零观测则排除这种强演化，且UHECR中质子比例在20 EeV处约为20%。
2026-05-22 astro-ph.HE
Cosmogenic Neutrinos: parameter space and detectabilty from PeV to ZeV
高能宇宙射线在从源向观测者传播时，与宇宙学光子背景相互作用，产生所谓的“宇宙成因中微子”。在这里，我们研究的参数空间的宇宙成因中微子通量给出最近的宇宙射线数据和更新的似是而非的源演化模型。宇宙成因中微子流的形状和标准化对目前一些未知的高能宇宙射线源和成分非常敏感。我们研究了各种化学成分和目前观测所允许的最大质子加速能E_p，max。我们考虑不同的模型源的红移和三种可能的情况下，银河系到河外过渡的演变。我们将宇宙成因中微子的参数空间总结为三个区域：一个乐观的情况，目前受到观测的限制，一个合理的模型范围，我们基于我们的许多速率估计，以及一个悲观的情况，将推迟检测几十年来。我们提出了这三种方案的影响，从PeV到ZeV（10^14-21 eV）的宇宙成因中微子的探测与现有的和即将到来的仪器。在合理的参数范围内，EeV能区的窄通量变化确保了冰立方（每年0.06-0.2个中微子）和皮埃尔俄歇天文台（每年0.03-0.06个中微子）的低但可检测的速率，并且检测应该在未来十年内发生。如果EeV中微子被探测到，PeV信息可以帮助在最高能量的宇宙射线组成和脚踝能量的银河到河外过渡之间进行选择。随着灵敏度的提高，ZeV中微子天文台，如ANITA和JEM-EUSO可以探索和限制最大加速能量。
2010-09-27 astro-ph.HE
Neutrino Production in Electromagnetic Cascades: An extra component of cosmogenic neutrino at ultrahigh energies
超高能光子（UHE，$E \gtrsim 10^{18} \,\mathrm{eV}$）在星系际空间与低能宇宙背景辐射的湮灭过程中会产生μ子对，从而产生中微子。虽然μ子对产生的分支比很低，但其他通道的产物（主要是电子/正电子对）在随后的与宇宙背景辐射的相互作用中，可能会通过深Klein-Nishina区的康普顿散射将大部分能量转移到新产生的UHE光子中。这些新的UHE光子的再生然后提供了第二次机会来产生μ子对，增强中微子通量。我们研究了不同红移的UHE光子在星系际空间传播过程中的中微子产生，考虑了各种竞争过程，如UHE光子的对产生、双对产生以及UHE电子的三重态产生和同步辐射。把能量最小的出射粒子看作能量损失，得到了最先出射粒子的有效穿透长度，以及级联过程中的能量损失率和中微子发射率。最后，我们发现，由于产生的UHE光子和电子/正电子，UHE宇宙射线的传播会产生额外的UHE中微子分量。然而，这个分量的通量非常小，在没有强星系际磁场和强宇宙射电背景的情况下，在几个EeV处的通量最多只有传统宇宙成因中微子的$10\%$。额外成分的精确贡献取决于几个因素，例如，宇宙射电背景、星系际磁场、质子的光谱，这些都将在本文中讨论。
2017-02-24 astro-ph.HE
Constraints on the origin of the ultra-high energy cosmic-rays using cosmic diffuse neutrino flux limits: An analytical approach
天体物理学上的中微子是在超高能宇宙射线与周围光子的相互作用中产生的。天体物理中微子的通量与宇宙线源的特性（如宇宙学分布）密切相关。我们研究可能的约束宇宙射线源的性质在一个模型无关的方式使用实验获得的扩散中微子通量超过100 PeV。导出了估算宇宙成因中微子通量随源演化参数和源延度红移变化的半解析公式。所得到的公式将中微子通量的上限转化为对宇宙线源的约束。结果表明，IceCube最近获得的宇宙成因中微子上限限制了超高能宇宙线源的强演化，而未来1 km^3尺度探测器的上限能够进一步限制超高能宇宙射线源的演化，其演化速率与宇宙恒星形成速率相当。
2012-02-16 astro-ph.CO astro-ph.HE
Recent cosmogenic neutrino search results with IceCube and prospects with IceCube-Gen2
本文利用 12.6 年 IceCube 数据给出 5×10^6 GeV 以上 EHE 中微子通量新上限，并介绍 IceCube-Gen2 射电阵列预期灵敏度，其在 1 EeV 处将比现有限制低约 1.5 个数量级。
2024-09-03 astro-ph.HE
Floor of cosmogenic neutrino fluxes above $10^{17}~$eV
该研究估计了能量高于 $10^{17}$ eV 的宇宙中微子通量下限，源于河外星系宇宙射线与银河系气体作用，并基于最小模型给出河外星系产生通量估计，指出探测挑战。
2024-02-07 astro-ph.HE
Cosmogenic photon and neutrino fluxes in the Auger era
超高能宇宙射线（UHECR）与普适光子场的相互作用，在星系际介质中发生光强过程和光核过程，产生相应的宇宙成因中微子和光子通量。我们执行一个适合的UHECR光谱和组成测量的皮埃尔俄歇天文台的四个源发射率的情况下：幂律红移依赖一个自由参数，活动星系核，伽马射线暴，和恒星形成的历史。我们表明，负源发射率的演变是有利的，如果我们把源的演变作为一个自由参数。在所有情况下，获得最佳拟合相对较硬的光谱指数和低的最大刚度，在注射由中间核（氮和硅基团）为主的组合物。根据这些结果，我们计算了中微子和光子的关联通量。最后，我们讨论了未来一代高能中微子和伽马射线观测站的前景，以限制UHECR的来源。
2019-01-03 astro-ph.CO astro-ph.HE
Cosmogenic Neutrino Point Source and KM3-230213A
本文研究瞬变超高能宇宙线源产生的宇宙成因中微子点源性质，指出其角范围通常为亚度量级且早期通量可超过弥漫背景，并论证 KM3-230213A 事件可能来自附近瞬变 CN 源而非弥漫发射。
2025-07-18 astro-ph.HE
GZK Neutrinos after the Fermi-LAT Diffuse Photon Flux Measurement
宇宙成因中微子起源于宇宙线质子与宇宙微波背景（CMB）的光强子相互作用。中微子的产生速率可以通过伴随的电子、正电子和伽马射线来限制，这些电子、正电子和伽马射线快速地级联在CMB和星系际磁场上，以降低能量并产生GeV-TeV区域的伽马射线背景。质子产生的贝特-海特勒对也有助于级联，并可以在河外宇宙射线开始以相对较低的“交叉”能量主导银河系成分的模型中收紧中微子约束。我们调查这个问题的光最近的费米-LAT测量的弥漫河外伽马射线背景，并说明了一个适合HiRes光谱如何预测宇宙成因中微子通量的全质子模型的交叉能量的变化。当应用γ射线束缚时，中微子通量需要更小，但是如果适当考虑宇宙射线测量的能量不确定性，这样的模型仍然与HiRes和Fermi-LAT一致。目前允许的通量是在冰立方中微子望远镜和其他专门的无线电实验的范围内。
2010-06-29 astro-ph.HE hep-ph
Probing a cosmogenic origin of astrophysical neutrinos and cosmic rays using gamma-ray observations of TXS 0506+056
CP3-Origins, University of Southern Denmark（南丹麦大学）；DePauw University（迪堡大学）；University of Delaware（特拉华大学）；University of Utah（犹他大学）；Washington University（华盛顿大学）；University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；California Polytechnic State University（加州州立理工大学）；University of California, Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校）
通过TXS 0506+056的伽马射线观测，研究宇宙起源的天体中微子和宇宙射线的起源。
2025-11-08 astro-ph.HE
Gamma-Ray Constraints on Maximum Cosmogenic Neutrino Fluxes and UHECR Source Evolution Models
倾角模型假设10 $^{18}$ eV以上的超高能宇宙射线（UHECR）仅由质子组成，并且与HiRes测量的光谱和成分一致。在这里，我们提出的宇宙成因中微子通量的范围内的倾角模型，这是兼容的河外甚高能量（VHE）的伽马射线扩散背景来自2.5年的费米/LAT数据的最近确定。我们表明，在倾角模型预测的最大通量将检测IceCube在约10年的观测和ARA项目的几年的观测范围内。在不完全的UHECR模型中，质子被假定只在10 $^{19}$ eV以上占主导地位，宇宙成因中微子通量可能是2或3倍。在这些能量下，UHECR中任何一部分较重的核都会减少最大宇宙成因中微子通量。我们还考虑了特殊的演化模型，其中UHECR源被假定为具有相同的演化，无论是恒星形成率（SFR），或伽马射线暴（GRB）率，或在宇宙中的活动星系核（AGN）率，并发现后两个是不利的（和在倾角模型拒绝）由新的VHE伽玛射线背景。
2011-07-08 astro-ph.CO astro-ph.HE
Implications of multiwavelength spectrum on cosmic-ray acceleration in blazar TXS 0506+056
MAGIC合作最近分析了来自$γ$射线耀变体TXS 0506+056的长期多波长活动的数据。2018年12月，它在极高能量（VHE; $E>100$ GeV）$γ$射线带中闪耀，但没有检测到同时发生的中微子事件。我们的模型所观察到的光谱能量分布（SED），使用一个带lepohadronic发射。通过观测到的X射线通量对能量为$E_p \lesssim 0.1$ EeV的质子引发的强子级联产生的次级辐射的限制，估算了中微子通量。我们假设超高能宇宙射线（UHECR; $E\gtrsim0.1$ EeV），具有与低能谱相同的斜率和归一化，在喷流中加速，但有效地逃逸。我们在一个随机的、湍流的河外磁场（EGMF）中传播UHE质子。从喷气轻子发射占主导地位的GeV范围内，而级联发射CR相互作用的喷气大大有助于X射线和VHE范围。来自UHECR的视线宇宙成因$γ$射线在VHE光谱中产生硬化。我们的模型预测的中微子从喷流是一致的7.5年的流量限制IceCube，并显示在MAGIC运动没有变化。因此，我们推断GeV-TeV $γ$ -射线与中微子耀斑之间的相关性是极小的。CR中的光度限制了宇宙成因的$γ$射线通量，这反过来又将EGMF的RMS值限制为$\gtrsim 10^{-5}$ nG。宇宙成因中微子通量低于IceCube-Gen 2 10年观测的探测潜力。VHE $γ$ -射线的可变性应该是由…
2022-10-18 astro-ph.HE
Cosmogenic photons strongly constrain UHECR source models
利用我们最新版本的超高能宇宙线（UHECR）传播蒙特卡罗程序CRPropa 3，可以预测由于UHECR与河外背景光相互作用而产生的中微子和光子通量。再加上费米LAT最近更新的各向同性扩散伽马射线背景（IGRB）数据，现在可以严格限制UHECR源模型。UHECR源的演化在确定预期的二次光子谱中尤其起着重要的作用。纯质子UHECR模型已经受到强烈的约束，主要是费米LAT的IGRB的最高能量箱，只要它们的数密度在最近没有强烈的峰值。
2016-09-12 astro-ph.HE
Cosmogenic gamma-ray and neutrino fluxes from blazars associated with IceCube events
耀变体构成了河外$γ$射线源的绝大多数。它们也可以贡献冰立方探测到的相当大一部分弥漫的天体物理中微子。在过去的几年里，冰立方的实时警报系统导致了对可能来自天体物理学的极高能量中微子事件的多波长跟踪。这些中微子事件与$γ$射线耀变体的高活性状态在空间和时间上的巧合可以提供一个独特的机会来破译相对论喷流中的宇宙射线相互作用。假设耀变体将宇宙射线加速到高能（$E>10^{17}$ eV），我们计算了与冰立方中微子事件相关的四个耀变体对视线宇宙成因$γ$射线和中微子通量的“保证”贡献。即将到来的$γ$射线成像望远镜（如CTA）和/或计划中的中微子探测器（如IceCube-Gen 2）对这些通量的探测可能会导致超高能宇宙射线（UHECR）源的第一个直接签名。我们发现，探测来自耀变体TXS~0506+056、PKS~1502+106和GB 6 ~J1040+0617的宇宙成因中微子流需要UHECR光度$\gtrsim 10$乘以由冰立方事件推断的中微子光度。如果UHECR的光度是由冰立方事件推断的中微子光度的$\gtrsim 10$倍，那么Blazar TXS~0506+056、3 HSP ~J095507.9+355101和GB 6 ~J1040+0617都可以被CTA探测到。考虑到它们相对较低的红移和总能量，TXS~0506+056和3 HSP ~J095507.9+355101应该是即将…
2022-01-25 astro-ph.HE
Ultra High Energy Cosmic Rays: The disappointing model
本文发展了一个解释俄歇天文台（Auger）观测的超高能宇宙射线（UHECR）数据的模型，特别是从3 EeV到35 EeV，随着能量的增加，质量成分逐渐变重。该模型是基于质子占主导地位的组合物的能量范围内（1 - 3）EeV的俄歇和HiRes实验中观察到的。假设这一成分起源于河外，我们认为它必须在更高的能量下消失，因为它的最大加速度能量E_p^{ \max } \sim（4 - 10）EeV较低。在刚性加速机制假设下，电荷数为Z的原子核的最大加速能为ZE_p^{ \max }，铁原子核的最高能不超过（100 - 200）EeV。在俄歇中观察到的原子量随能量的增长是由加速度的刚性机制提供的，因为在每个能量E=ZE_p^{ \max }处，Z' < Z的原子核的贡献消失了。由于所有核的平均每核子能量都小于（2 - 4）EeV，（i）在河外空间CMB光子上不存在π介子光生，（ii）谱中不存在GZK截止，（iii）在CMBR上不存在宇宙成因中微子，（iv）在宇宙微波辐射上不存在宇宙成因中微子，（iv）在宇宙微波辐射上不存在宇宙成因中微子。（iv）在红外光背景辐射下产生的宇宙成因中微子的通量太低，无法被现有的探测器和项目记录。由于星系核在银河系磁场中的偏转，即使在最高能量下也不存在与附近源的相关性。
2011-02-16 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Probing Lorentz Invariance Violation in Cosmogenic Neutrino Propagation with KM3-230213A
Universidade Estadual de Londrina (UEL)（隆德里纳州立大学）；Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡弗里德里希·亚历山大大学）；Universidade Federal de São Carlos (UFSCar)（圣卡洛斯联邦大学）；Universidade Tecnológica Federal do Paraná（巴拉那联邦技术大学）；Universidade Federal do Espírito Santo（圣埃斯皮里图联邦大学）；Universidade Federal da Integração Latino-Americana（拉丁美洲融合联邦大学）
本研究利用CRPropa 3.2模拟宇宙源中微子通量，结合KM3-230213A事件评估超光速洛伦兹不变性破缺的观测灵敏度，发现特定系数范围可增强事件率，为未来中微子望远镜提供可检验预测。
2026-09-14 astro-ph.HE hep-ph
PeV Neutrinos from Ultra-High-Energy Cosmic Rays
我们研究了IceCube最近探测到的TeV-PeV中微子事件可能起源于河外超高能宇宙线与宇宙微波背景或紫外/光学/红外背景的相互作用。这是通过模拟宇宙射线从其源到观测者的传播来实现的，包括次级中微子和伽马射线的产生和传播。为此，我们使用公开可用的模拟包CRPropa 2.0。我们发现，在这里考虑的所有情况下，模拟的中微子通量水平仍然低于IceCube事件所指示的通量水平至少一个数量级，从而表明它是很难解释的宇宙成因中微子通量方面的IceCube事件。
2014-07-24 astro-ph.HE
Neutron portal to ultra-high-energy neutrinos
本文提出超高能中子振荡为暗中子 n' 并衰变产生 UHE 中微子的新物理机制，以在重核主导宇宙线的同时维持可观的宇宙成因中微子通量。
2025-03-18 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Extragalactic propagation of ultrahigh energy cosmic-rays
本文综述了高能宇宙射线（UHECR）的河外传播。我们提出了质子和原子核的不同能量损失过程，以及它们对UHECR谱和组成的能量演化的预期影响。我们讨论了皮埃尔俄歇天文台最近提供的成分分析的可能影响。河外磁场的影响和可能偏离的直线的情况下也提到，以及生产的次级宇宙成因中微子和光子和约束，他们的观察将意味着UHECRs的起源。最后，我们简要讨论了解决UHECRs之谜的多信使方法的相关性。
2011-11-14 astro-ph.HE
Are gamma-ray bursts the sources of ultra-high energy cosmic rays?
我们重新考虑了伽马射线暴（GRB）是内激波模型中超高能宇宙射线（UHECR）源的可能性，假设UHECR是纯质子组成的。我们首次将γ射线、宇宙射线、瞬发中微子和宇宙成因中微子的信息定量地结合在一个联合宇宙射线产生和传播模型中，并由此得到了宇宙能量收支的信息。除了中子模型，我们考虑宇宙射线从伽玛暴逃逸的替代方案，即，宇宙射线会从源头泄漏。我们发现，在UHECR观测中，由电子对产生倾角描述踝部的倾角模型与内激波模型结合使用时是非常不受欢迎的，因为a）单个GRB需要不切实际的高重子载荷（质子能量与电子/γ射线能量），b）瞬发中微子通量容易超过相应的中微子束缚。另一方面，如果宇宙射线以最高能量从源中泄漏出来，则伽玛暴可以解释踝部跃迁模型中的UHECR。在这种情况下，我们表明，未来的中微子观测可以有效地测试大部分的参数空间-除非重子负载比以前预期的大得多。
2014-07-07 astro-ph.HE hep-ph
An updated estimate of the cosmic radio background and implications for ultra-high-energy photon propagation
我们提出了一个更新的估计宇宙射电背景（CRB）和相应的衰减长度的超高能光子。这一新的估计提供了相关的不确定性，作为从关键物理参数的观测约束得出的频率的函数。我们还提出了预期的CRB光谱的变化作为这些参数的函数，以及占人口的射电星系之间的光谱指数的预期变化。在这项工作中提出的新的估计显示出更好的协议与观测约束的无线电源计数测量比以前的计算。在我们预计宇宙起源光子主要由CRB衰减的能量范围内，我们对衰减长度的计算与以前的估计相差高达3倍，这取决于能量和用于比较的特定模型。这些结果意味着宇宙起源光子的预期数量减少，能量为$\sim 10^{19}-10^{20}$ eV。
2020-04-28 astro-ph.HE
Hadronic origin of gamma rays and neutrinos from blazars: Multi-messenger implications and observational constraints
Universidade Estadual de Londrina (UEL)（隆德里纳州立大学）；Universidade Federal de São Carlos (UFSCar)（圣卡洛斯联邦大学）；Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)（巴拉那联邦技术大学）；Universidade Federal da Integração Latino-Americana（拉丁美洲一体化联邦大学）；Universidade Federal do Espírito Santo（圣埃斯皮里图联邦大学）
本研究通过约束四个耀变体的UHECR光度，结合CTAO模拟，发现宇宙成因伽马射线贡献次主导，而中微子辐射提供稳健的强子加速特征，展示了多信使观测的潜力。
2026-09-10 astro-ph.HE
GRBs on probation: testing the UHE CR paradigm with IceCube
伽马射线暴（GRB）火球提供了极少数的天体物理环境之一，在这种环境中，人们可以设想宇宙射线加速到超过10 ^20 eV的能量。假设伽玛暴是观测到的宇宙射线的来源，当质子与火球光子相互作用时，产生了一个可计算的中微子通量。利用建造期间采集的数据，冰立方已经达到了观测中微子的灵敏度，只要它们是观测到的河外宇宙射线的来源，中微子就可以与单个伽马射线暴在时间上重合。本文指出，宇宙射线的GRB起源也受到冰立方关于宇宙中微子可能扩散通量上限的挑战，该上限不应被哈勃时间内所有GRB产生的通量所超过。我们的另一种方法的优点是直接相关的所有伽玛暴产生的宇宙射线通量的测量扩散通量。它还以协同的方式产生由源产生的中微子通量和相关的宇宙成因中微子通量。
2011-08-22 astro-ph.HE hep-ph
A new view on Auger data and cosmogenic neutrinos in light of different nuclear disintegration and air-shower models
我们研究了皮埃尔俄歇天文台的超高能宇宙线（UHECR）数据的潜在加速器候选人和宇宙成因中微子通量的核衰变和空气簇射模型的不同组合的影响。我们利用最新的光谱和质量组成数据（2017年），使用一种新的计算效率非常高的模拟代码PriNCe。我们扩展了最初由Pierre Auger合作开发的系统框架，并将宇宙源演化作为额外的自由参数。在这个框架中，广义UHECR加速器的合奏的特点是由一个通用的光谱指数（等于所有注入物种），最大刚度，和五个核元素组的归一化。我们发现，2017年的数据有利于重元素（铁）在源头的贡献较小但有限。我们证明，结果适度依赖于核衰变（PSB，花生，或Talys）模型，更强烈的空气淋浴（EPOS-LHC，Sibyll-2.3，或QGSjet-II-04）模型。这些模型的变化导致不同的源演化和光谱指数，限制了对特定类别宇宙加速器的解释。更好的约束参数包括最大刚度和源处的质量组成。因此，宇宙成因中微子通量可以被稳健地预测，因为它起源于与宇宙红外背景的相互作用，峰值位于$10^8 \, \mathrm{GeV}$。取决于高红移的源演化，在大多数情况下，未来的中微子观测站可能无法获得通量，并且如果不假设源的宇宙学分布，就不能从数据中声称最小的宇宙成因中微子通量。
2019-02-11 astro-ph.HE
