High energy astroparticle physics for high school students
关于宇宙粒子的起源和类型的问题不仅吸引了天体物理学的科学家，也吸引了年轻热情的高中生。为了让他们熟悉天体粒子物理学的研究，皮埃尔·奥格合作组织同意将其1%的数据公开。皮埃尔俄歇天文台研究最高能量的宇宙射线，由1600多个水切伦科夫探测器组成，位于阿根廷马拉圭附近。通过实验中公开的数据，学生可以进行自己的动手分析。在与德国外展网络Netzwerk Teilchenwelt一起组织的所谓Astroparticle Masterclass的框架内，学生们对宇宙射线物理学和科学研究概念有了宝贵的见解。我们向学生介绍项目和经验。
2015-08-17 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.ed-ph
Identifying the nature of high energy Astroparticles
高能天体粒子包括宇宙射线、伽马射线和中微子，它们都来自宇宙。超高能CR（高达$10^{20}$ eV）的起源和产生、加速和传播机制仍然未知。关于在这些能量下发生的粒子相互作用的知识对研究当前的粒子物理学理论很有用，但只能从高能天体粒子的测量中获得。本文介绍了皮埃尔俄歇天文台UHECR质量成分数据分析的一些技术。的相关性的μ子组件的空气淋浴所产生的主要CR，以及一些低能量模拟该组件，进行了解释。
2017-02-12 astro-ph.HE hep-ex
Superheavy dark matter from the natural inflation in light of the highest-energy astroparticle events
The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Yukawa Institute for Theoretical Physics, Kyoto University（京都大学汤川理论物理研究所）；Tokyo Metropolitan University（东京都立大学）；Tohoku University（东北大学）
本研究提出超重暗物质作为自然膨胀的inflaton，并通过高能宇宙射线观测预测，探讨其与AMATERASU和KM3NeT事件的关联。
2025-12-02 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Lorentz violation constraints with astroparticle physics
由于建造了新的天文台，采用了创新技术，并探测到大量事件和来源，天体粒子物理学最近达到了一个新的精确水平。对宇宙射线和伽马射线的精确测量可以作为基础物理的测试，例如洛伦兹不变性破坏（LV）。虽然LV签名预计是小的，非常高的能量和长距离的天体物理源涉及，导致这一任务的一个前所未有的机会。在本摘要中，排除限制的结果，从不同类型的天体物理LV测试，通过一般的修改粒子的色散关系，在光子部门通过对生产阈值的变化和光子衰减。对下一代伽马射线望远镜的一些展望也被提出
2019-06-14 astro-ph.HE hep-ph
Exploration of possible signals beyond special relativity using high-energy astroparticle physics
本文通过高能天体粒子传播研究超越狭义相对论的新物理，分别从洛伦兹不变性破缺和双重狭义相对论两条路径分析中微子通量修正、时间延迟及伽马射线通量，论证天体粒子观测可作为量子引力现象学的窗口。
2023-07-10 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
High-energy astroparticle physics
在这三个讲座中，我讨论了高能天体粒子物理学的现状，包括超高能宇宙射线（UHECR），高能伽马射线和中微子。第一讲是关于超高能宇宙射线的。在简要介绍了UHECR之后，我讨论了带电粒子加速到天体物理对象中的最高能量，它们在星系际空间中的传播，Auger和HiRes实验的最新观测结果，UHECR到达方向的各向异性，以及UHECR产生的次级伽马射线。在第二次演讲中，我回顾了TeV伽马射线的最新结果。在简短介绍了检测技术之后，我讨论了H.E.S.S.最近令人兴奋的结果，MAGIC和Milagro对TeV伽马射线的点状和漫射源进行的实验。一个特殊的部分是专门用于探测河外磁场与TeV的伽马射线测量。最后，在第三讲中，我将讨论超高能（UHE）中微子。我回顾了三种不同的UHE中微子探测技术，并显示了目前的状态，寻找扩散中微子通量和点源的中微子。
2010-10-13 astro-ph.HE hep-ph
Astroparticle Physics in Hyper-Kamiokande
超级神冈是一个拟议中的下一代通用中微子探测实验。它包括一个地下水切伦科夫探测器，其大小将是非常成功的超级神冈探测器的8倍多，并使用显着改进的光电探测器，具有相同的40%光覆盖率。由此产生的灵敏度改进将特别有利于低能天体粒子物理学。这篇对EPS-HEP 2017会议论文集的贡献概述了Hyper-Kamiokande，并根据当前的设计报告，介绍了其在超新星中微子，太阳中微子和间接暗物质搜索领域的预计物理范围。它还讨论了如果第二个探测器建在韩国一个覆盖层更高的地方，灵敏度会有更多的提高。
2017-10-23 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
Cosmic Rays at the highest energies
经过一个世纪的观测，我们仍然不知道宇宙射线的起源。我将回顾宇宙射线观测在最高能量的现状，以及它们对拟议的加速模型和次级天体粒子通量的影响。可能的来源已经缩小了与GZK样光谱特征的确认。皮埃尔俄歇天文台观测到的各向异性可能标志着粒子天文学的曙光，为高能中微子观测带来了希望。然而，与成分相关的测量结果却指向不同的解释。要想清楚地解开这个谜团，需要比现有观测站所能达到的范围大得多的统计数据。
2012-03-15 astro-ph.CO astro-ph.HE
Highest energy particle physics with the Pierre Auger Observatory
天体粒子为粒子物理学领域的研究提供了一条新的途径，允许在加速器可达到的能量之上进行研究。超高能宇宙射线可以通过观察它们在大气中产生的簇射来研究。皮埃尔·俄歇天文台是一个混合探测器，用于探测超高能宇宙射线，结合了以前实验使用的两种互补测量技术，以获得对这些空气簇射的最佳测量。簇射观测不仅可以估计初级宇宙粒子的能量、方向和最可几质量，而且可以获得关于它们的强子相互作用性质的一些信息。结果是最相关的上下文中确定强子相互作用的特点，在超高能量。
2014-03-05 astro-ph.HE
Searches for beyond-standard-model physics with astroparticle physics instruments
本文综述 IceCube、Fermi 和 KATRIN 等天体粒子物理仪器如何利用极端能区探测暗物质、轴子、惰性中微子及 LIV 等超出标准模型的物理。
2024-02-29 astro-ph.HE gr-qc hep-ex
Cosmic Rays from the Knee to the Highest Energies
本文综述了高能宇宙射线研究的最新进展。它关注的是能量范围从膝盖（10^15 eV）到观测到的最高能量（>10^20 eV）的银河系和可能的河外粒子。重点放在观测结果，他们的解释，和全球的宇宙射线，在过去十年中出现的图片。
2009-04-04 astro-ph.HE
CRPropa 3.2: a public framework for high-energy astroparticle simulations
本文介绍高能天体粒子传播模拟公共框架CRPropa 3.2，新增源内加速与相互作用、电磁级联、银河系传播及性能等多信使模拟能力。
2023-08-18 astro-ph.HE astro-ph.IM
On the common origin of cosmic rays across the ankle and diffuse neutrinos at the highest energies from low-luminosity Gamma-Ray Bursts
我们证明了低亮度伽马射线暴（LL-GRB）喷流核级联中产生的超高能电子回旋共振（UHECR）可以描述UHECR的谱和成分，同时也可以描述最高能量处的扩散中微子通量。源中的辐射密度同时控制着中微子的产生和核级联的发展，导致核子和轻核的通量，甚至描述了$5 \times 10^{18}$ eV的宇宙线踝。导出的源参数是一致的人口研究，表明重子加载因子约为10。我们的研究结果激发了LL-GRB作为一个独特的GRB人口的持续实验搜索。
2019-01-16 astro-ph.HE
The flux suppression at the highest energies
大约半个世纪前，Greisen、Zatsepin和Kuz'min（GZK）预测，当宇宙射线从遥远的河外源传播时，由于它们与宇宙微波背景的相互作用，能量在$10^{20}$ eV左右的宇宙射线光谱会出现“具有宇宙学意义的终止”。现在证实了对高于$4\times 10^{19}$ eV的通量的抑制。我们认为，目前的数据是不足以得出结论，所观察到的功能是由于传播过程中的能量损失，否则的事实，即天体物理加速器达到其极限，或确实源属性和传播效应的组合。我们讨论了宇宙射线的组成，源的属性，和干预磁场的光谱陡峭的依赖关系，并推测额外的信息，可能是必要的，以达到明确的结论的起源通量抑制和背后的机制加速宇宙射线的最高观测能量。
2014-06-04 astro-ph.HE
Ultra High Energy Cosmic Rays and the Highest Energies Universe
我们将讨论超高能宇宙射线物理学的主要相关方面。在简要回顾了实验证据之后，我们将回顾旨在描述这些极高能粒子的来源的理论模型，为最高能量的宇宙打开一扇窗户。我们将讨论二次粒子的产生和超高能宇宙射线可能提供的新物理学的测试。
2019-05-20 astro-ph.HE
Cherenkov and Jansky: Our Understanding of AGN at the Highest Energies
错位的耀变体一直是一些最成功的射电和伽马射线多波长活动的主题。这些活动包括许多主要的地面和空间伽马射线望远镜，跨越数十年的能源。尽管错位耀变体只占VHE探测到的活动星系核总数的一小部分，但它们提供了活动星系核种群的独特视角。通过以更大的角度观察耀变体，它们成为研究活动星系核喷流亚结构和非热发射过程形态的独特实验室。这篇文章将讨论我们对三个VHE错位耀变体的理解。
2012-06-21 astro-ph.HE
The Spectrum of the Crab Nebula and Highest Energy Photons Measured by HAWC
HAWC开发了新的能量算法，使用人工神经网络对甚高能量（VHE）初级伽马射线能量进行逐事件重建。与之前的HAWC光子估计方法不同，这些方法估计光子能量具有良好的能量精度和准确度，范围从1 TeV到大于100 TeV。最高能量的光子发射对于理解天体物理源的加速机制以及加速可能在何处截止具有重要意义。我们应用新的HAWC重建提出的初步测量的最高能量的光子发射的蟹状星云和6个额外的源在银河系平面发射超过50 TeV。我们已经观察到超过200 TeV的光子，置信度为95%。我们还比较适合HAWC螃蟹光谱与其他测量和理论模型的螃蟹光谱。
2019-08-29 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
Cosmic Rays from the Ankle to the Cut-Off
本文简要评述了从谱踝到最高能量的宇宙射线测量和解释的最新进展。在最高能量下的主要问题是关于在E ~ 4 × 10 ^{19} eV处观察到的通量抑制的起源。这是期待已久的GZK效应还是资源枯竭？回答这个问题的关键将是在最高能量下基本未知的质量组成。即使在最高能量下观察到的高水平的各向同性挑战模型的质子占主导地位的组合物，如果河外磁场是在几个nG或less. We的顺序将讨论在该领域的实验和理论进展和未来十年的前景。
2014-05-03 astro-ph.HE
Measurements of cosmic rays at the highest energies with the Pierre Auger Observatory
本文综述了俄歇天文台的现状和最近的观测结果。描述了能谱并讨论了其特征。我们报告的搜索各向异性的宇宙射线到达方向在大尺度上，并通过相关的天体目录。我们还提出了搜索各向异性的数据，而不使用天文目录。讨论了10^{18} eV附近质子-空气截面的首次测量。最后，质量组成是解决与测量的簇射最大的能量和μ子密度在地面上的深度的变化。
2013-09-05 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
Modeling the non-thermal emission of the gamma Cygni Supernova Remnant up to the highest energies
天鹅座伽玛超新星遗迹（SNR）是天鹅座地区的一个中年、Sedov阶段的SNR。它是一种已知的无线电、X射线和伽马射线能量的非热发射源。来自天鹅座γ星的甚高能量（VHE，>100 GeV）γ射线发射首先由VERITAS天文台探测到，此后被其他实验观测到。到目前为止的观测表明，在产生观测到的辐射的残骸中一定存在着一群非热粒子。然而，目前尚不清楚在残骸中加速的是什么类型的粒子（质子/离子或电子），加速的效率如何，以及粒子可以加速到什么能量。精确测量VHE伽马射线谱对于研究TeV能量以上的粒子加速至关重要。本报告将重点介绍天鹅座伽玛信噪比的多波长观测及其解释。我们将提出改进的测量VHE伽马射线发射光谱的天鹅座γ的高海拔水切伦科夫（HAWC）伽马射线天文台，并使用这些结果以及其他仪器的测量模型的基础粒子群产生这种排放。HAWC在TeV能量及以上的出色灵敏度使我们能够将光谱测量扩展到更高的能量，并更好地限制最大加速能量。
2019-07-19 astro-ph.HE
UHECR mass composition at highest energies from anisotropy of their arrival directions
本文提出了一种新的方法，用于从超高能宇宙线（UHECR）的到达方向的分布估计它们的质量组成。该方法采用了测试统计量（TS）的基础上的特征偏转的UHECR事件相对于发光物质在本地宇宙的分布。模拟UHECR集逼真的模拟，我们表明，这个TS是强大的银河系和非极端的河外磁场的存在下，敏感的事件在一组的质量组成。这使得人们能够通过将所讨论的组成模型的TS分布与数据TS进行比较来约束UHECR质量组成，并且区分不同的组成模型。虽然该方法的统计功效在一定程度上取决于MF参数，但这种依赖性随着统计的增长而降低。即使在GZK能量下，该方法也表现出良好的性能，其中用传统方法估计UHCER质量组成是复杂的，统计量低。
2021-04-26 astro-ph.HE
Particle Physics at Ultrahigh Energies
我们探索粒子物理超越加速器的能量，在天体物理观测中暴露的问题的动机：1）是否有合理的修改LHC调谐强子相互作用模型的标准外推，使高能宇宙线（UHECR）阵雨是很好地描述了一个纯粹的质子的主要组成，而不是需要一个调谐，能量依赖的组成混合物在传统的模型？2)对标准模型进行哪些修改可以解决混合UHECR观测中发现的预测地面信号的不足？我们发现，一个纯质子的组成提供了一个很好的适合淋浴的观察，如果QCD非弹性截面增加更迅速地高于$E_{\rm cm} \approx 60$ TeV比在传统的模型，并推测可能的原因，这可能会发生的“μ子不足”可以治愈相对较小的修改，以粒子比在未经探索的运动学制度低于和高于LHC的能量。
2019-02-28 astro-ph.HE hep-ph
The origin of the spectral intensities of cosmic-ray positrons
国际空间站上的AMS仪器是一种高精度仪器，能够收集有关宇宙射线强度的大量统计数据，因此已开始对天体粒子物理学做出非常重要的贡献。为了充分利用这些观测结果，最近发表的宇宙射线中的正电子分数以及随后的其他结果，解释结果的模型必须同样好。我们通过引用当前流行的模型和我们自己的一个拟合正电子观测光谱的例子来扩大这一评论，将其扩展到更高的能量。我们还展示了人们可能期望从单能量源观察到的情况，例如暗物质的湮灭。
2013-06-25 astro-ph.HE
Very-high energy gamma-ray astronomy: A 23-year success story in high-energy astroparticle physics
极高能量（VHE）伽马量子对宇宙射线通量的贡献很小，不到百万分之一。然而，作为中性粒子，它们是目前相对论/超相对论宇宙过程的最佳“信使”，因为它们可以外推回它们的起源。VHE伽马射线的窗口直到1989年才由惠普尔合作组织打开，报告了来自蟹状星云的TeV伽马射线的观测结果。在缓慢的起步之后，这一新的研究领域正在迅速扩大，发现了150多个VHE伽马射线发射源。进步与探测器的稳步改进和计算能力的快速提高密切相关。我们给出了一个概述之前和1989年前后的早期尝试和惠普尔合作的开创性工作后的进展。这篇文章的主要重点是地球上的伽玛射线探测器的实验技术的发展，因此，更多的重点是那些实验，取得了初步的突破，而不是继任者往往有一个类似的（有时甚至更高）的科学产出的开创性实验。所考虑的能量阈值约为30 GeV。在较低的能量下，目前只能用气球或卫星上的探测器进行观测。不管实验进展如何，如果没有广泛的科学成果，这个成功的故事就不能被称为成功的故事。因此，我们总结了这篇文章的科学原理和在过去二十年中取得的主要成果。
2012-07-25 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.hist-ph
Muon production and string percolation effects in cosmic rays at the highest energies
能量超过~ 10^18 eV的超高能宇宙射线提供了一个独特的窗口，可以研究能量远高于最大的人造加速器所能达到的能量的强子相互作用。我们认为，在这些能量弦渗透可能会发生，并发挥重要作用的描述诱导广泛的空气簇射通过增强奇异和重子生产。这导致级联的μ介子含量的显着增加，与最近在UHECR实验收集的数据一致。在这项工作中，强子相互作用中的弦渗流的影响实现了EAS代码和几个淋浴可观的影响进行了评估和讨论。
2012-09-28 astro-ph.HE hep-ph
Measurement of the energy spectrum of cosmic rays at the highest energies using data from Pierre Auger Observatory
我们报告的测量流量的宇宙射线与前所未有的精度和统计数据使用的数据从皮埃尔俄歇天文台。基于与表面检测器的至少一个站重合的荧光观测，我们导出能量高于1EeV的光谱。我们还报告与表面探测器阵列获得的能谱。详细介绍了光谱特征，并讨论了系统不确定性对这些特征的影响。
2013-07-01 astro-ph.HE astro-ph.IM
Ultra-High Energy Cosmic Rays: Results and Prospects
本文简要评述了从谱踝到最高能量的宇宙射线测量和解释的最新进展。在大约10^{17} eV处观察到一个膝盖的重原色和一个脚踝的轻原色。在所有粒子光谱中，光的分量在大约4 × 10 ^{18} eV处开始占主导地位，并揭示了从银河系到河外宇宙射线的过渡。在最高能量下的主要问题是关于在E > 4 × 10 ^{19} eV时观察到的通量抑制的起源。这是期待已久的GZK效应还是资源枯竭？回答这个问题的关键仍然是在最高能量下仍然很大程度上未知的质量组成。来自不同天文台的数据并不完全一致，人们已经开始共同努力解决这个问题。即使在最高能量下观察到的高水平的各向同性挑战模型的质子占主导地位的组合物，如果河外磁场的顺序是几个nG或less. We将讨论在该领域的实验和理论进展和未来十年的前景。
2014-04-19 astro-ph.HE
The Large Magellanic Cloud as a source of the highest energy cosmic rays
本文研究皮埃尔·俄歇观测站记录的最高能量宇宙射线方向分布，发现其呈非随机聚集，并提出大麦哲伦云可能是比半人马座A更近的潜在来源。
2025-07-22 astro-ph.HE
Measurements and implications of cosmic ray anisotropies from TeV to trans-EeV energies
最近报告了关于所有能量的宇宙射线角分布的重要观测结果，对十年前对宇宙射线的看法提出了质疑。这些结果连同他们正在进行的解释总结在这篇评论文章中，涵盖了大规模和小规模的各向异性TeV能量的最高的。虽然银河系中的磁场长期以来一直被认为是一个外部数据印记准随机行走的粒子，从而塑造银河宇宙射线的角分布通过诱导的平均密度梯度，信息包含在TeV-PeV的能量范围内的角分布今天出现作为一个有前途的工具来推断局部磁场环境的一些属性。在最高能量下，最近已经通过观测确定了粒子的河外起源。虽然到目前为止还没有发现超高能宇宙射线的离散源，但围绕着附近河外天体的绞索正在收紧，并讨论了一些前景。
2018-08-12 astro-ph.HE
Energy Spectrum of Fast Second Order Fermi Accelerators as Sources of Ultra-High-Energy Cosmic Rays
宇宙射线在二阶费米过程中的随机加速通常被认为太慢而不能达到超高能量，除非在特定情况下。本文给出了在高度湍流的磁场中由二阶费米加速得到的能谱。在AGN喷流的外围发现，在这种情况下，它可以足够快地将粒子加速到最高观测能量。我们参数化所得到的非幂律谱，并表明，这些可以描述宇宙射线的能量谱和质量组成的数据在最高的能量，如果考虑到传播效应。
2018-04-18 astro-ph.HE
Ultra-High Energy Cosmic Rays: Results and Prospects
在所有能量下对宇宙射线的观测都得到了改进，无论是在更高的统计学方面还是在减少的系统学方面。因此，所有粒子宇宙射线能谱开始呈现出比以前所能看到的更多的结构。最重要的是，宇宙射线光谱中的第二个膝关节-由重原色主导-据报道略低于10^{17} eV。另一方面，光分量在10^{17} eV以上表现出踝状特征，并开始主导踝处的通量。在最高能量下的关键问题是关于在高于5 x 10^{19} eV的能量下观察到的通量抑制的起源。这是期待已久的GZK效应还是资源枯竭？回答这个问题的关键还是在于最高能量下的质量组成，这在很大程度上还是未知的。来自不同天文台的数据并不完全一致，人们已经开始共同努力解决这个问题。如果河外（EG）磁场的数量级为几个nG或更多，即使在最高能量下观察到的高水平的各向同性也开始挑战质子主导的成分。我们将讨论该领域的实验和理论进展以及未来十年的前景。
2013-05-10 astro-ph.HE
The energy spectrum of cosmic rays at the highest energies
为这次研讨会设立的几个工作组之一负责审查与UHECR能谱有关的结果和方法。我们总结了我们的讨论结果，其中包括更好地理解小组的分析选择和他们的动机。我们发现，由较大的实验确定的能量谱是一致的归一化和形状后，能量标度因子的应用。这些比例因子在能量尺度的系统不确定性，我们讨论了未来的工作，旨在减少这些系统。
2013-06-26 astro-ph.HE astro-ph.IM
First HAWC Spectra of Galactic Gamma-ray Sources Above 100 TeV and the Implications for Cosmic-ray Acceleration
我们提出了高海拔水切伦科夫（HAWC）天文台看到的最高能量（56 TeV和100 TeV以上）的伽马射线源的第一个目录。HAWC的宽视场自然适用于无偏的全天空调查，新开发的逐事件伽马射线能量重建算法允许前所未有的能量分辨率。这里介绍的来源是有史以来探测到的最高能量来源。所有这些都与我们银河系内已知的低能伽马射线源相吻合。这些天体可能与银河系宇宙射线的来源有关;由于银河系的CR已经被观测到达到PeV的能量，因此将粒子加速到这些能量的来源肯定存在。这些被称为“PeVatrons”的源将具有相应的硬伽马射线光谱，这些光谱延伸到高能量而没有任何光谱中断或截止。我们将介绍这些最高能量的伽马射线源的光谱测量，并讨论其中任何一个可以被确定为PeVatron候选人。
2019-08-19 astro-ph.HE
Proton-proton interactions at the Highest Energies: the Grey-Disk and the Core-Corona models
在这封信中，灰盘和核心日冕模型结合在一个场景中，旨在解释在地球大气层中最高能量粒子的相互作用中观察到的不同的意外特征。特别地，假设超高能宇宙线谱主要由几个具有不同注入谱和最大能量截止的河外源产生的质子所支配，解释了观测到的$X_{\rm max}$和$N_μ$的分布。这种非正统的情况下，与其他相关的观察，如脚背区域的能谱，事件之间的相关性$X_{\rm max}$和检测到的信号在地面和没有检测到，到目前为止，UHE中微子或光子，也简要讨论。如果得到证实，这种情况将大大改变目前对UHECR主要成分的理解，从而改变其来源的特征。
2022-12-18 astro-ph.HE hep-ph
A Heavy-Metal Scenario of Ultra-High-Energy Cosmic Rays
本研究提出重金属情景，将Xmax期望值视为自由参数，假设高能宇宙射线为纯铁核，通过调整模型期望值使皮埃尔·奥格天文台数据一致。
2025-06-20 astro-ph.HE
Testing chemical composition of highest energy comic rays
本文研究了最高能量宇宙射线引起的空气簇射中簇射极大值深度分布的基本特征。它们的平均值和宽度之间的一致性，以及它们的能量依赖性进行了讨论，在一个简单的现象学模型的淋浴发展独立的假设高能量相互作用的详细功能。结果表明，可靠的信息，主要物种可以在分区方法。我们提出的例子表明初级宇宙射线的质量组成的变化的影响。
2013-09-23 astro-ph.HE
Global Spline Fit: A unified data-driven view of the cosmic-ray spectrum and mass composition from GeV to the highest energies
Institute of Physics, Academia Sinica（中央研究院物理研究所）；Fakultät Physik, Technische Universität Dortmund（多特蒙德工业大学物理学院）；Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）
提出全局样条拟合（GSF）模型，统一描述从GeV到最高能量的宇宙线能谱与质量组成，通过交叉校准能量尺度实现约千个数据点的一致性拟合，并揭示核子通量与常用参数化存在20-50%的偏差。
2026-09-29 astro-ph.HE
On the possibility of neutrino flavor identification at the highest energies
高能天体物理中微子携带着有关宇宙射线起源和传播的信息。它们可能是源中宇宙射线相互作用的副产品，也可能是这些高能粒子在星系际介质中传播的副产品。在这种高能量流中确定中微子的味道成分是很重要的，因为它提供了一个独特的机会来探索我们对伽马因子>10^21的中微子味道振荡的理解。在这项工作中，我们开发了一种新的统计技术来研究入射中微子通量的味道组成，这是基于非常深的电子和τ中微子水平空气簇射的纵向剖面的多峰结构。虽然这些纵向剖面可以通过放置在地球表面的荧光望远镜观测到，但轨道探测器更适合中微子观测，因为它们的孔径要大得多。因此，我们专注于中微子光谱的高能量区域，与轨道探测器（如计划中的JEM-EUSO望远镜）的观测相关。
2012-11-08 astro-ph.HE astro-ph.IM
What do the highest-energy cosmic-ray data suggest about possible new physics around 50 TeV?
最新观测到的由超高能宇宙射线（UHECR）引起的广泛的空气簇射（EAS）似乎表明，初步看来，在最高能量的重原色的过渡。然而，这种解释，这是基于标准模型（SM）的超大型强子对撞机的能量外推，从天体物理学和粒子唯象学现象学的角度来看是紧张的。我们考虑的替代方案，经过一定的能量阈值，在大气中的主要结果的第一次碰撞的状态，其衰减导致显着增加的簇射粒子多重性，使轻初级EAS出现重样。我们发现，这样一个模型的最小实现产生的平均EAS深度和雨的波动，是相互一致的预测，和一个很好的适合俄歇数据。如果这种效应确实发生，我们预测：（a）该效应的动量中心（CM）能量阈值为50 TeV;（b）该效应发生的概率很高，并且很容易被下一代加速器检测到;（c）与SM预测相比，多重数的增加与CM能量的增长大致为$\sim E_{\rm CM}$;（d）宇宙射线的最高能量成分是光。值得注意的是，如果后者在电磁学上得到证实，这将使这些能量的新物理学的存在成为必要。
2018-05-28 astro-ph.HE hep-ph
The highest energy cosmic rays: the past, the present and the future
本文的大部分内容是关于寻找最高能量宇宙线起源的历史讨论，以及对未来前景的一些评论。此外，在第6节中，讨论了最高能量下的质量组成和能谱情况。结果表明，用望远镜阵列测量的能量在1 EeV以上的簇射最大深度的变化与俄歇天文台的类似结果惊人地一致。这意味着，要么宇宙射线的平均质量在~4 EeV以上变得更重，要么强子相互作用的细节发生了变化，使得质子伪装成更重的核。一个长期存在的争议由此得到解决：认为纯质子在最高能量下占主导地位的质量分布不再成立。
2019-01-20 astro-ph.HE astro-ph.IM
Gamma rays from the Galactic Centre region: a review
在过去的几十年里，越来越精确的天文观测银河系中心（GC）地区的无线电，红外线和X射线波长奠定了基础，详细了解高能天体粒子物理学的这个最显着的位置在银河系。最近，在高能量（HE，10 MeV -100 GeV）和非常高能量（VHE，> 100 GeV）伽马射线中对该区域的观测为银河系核作为最暴力和最活跃的区域的新图像提供了重要的见解，在那里粒子加速到非常高的能量-可能高达PeV -并且可以非常详细地研究它们的运输。此外，内星系被认为拥有大量的暗物质（DM），因此是间接寻找湮灭或衰变的暗物质粒子产生的伽马射线的主要目标之一。在这篇文章中，目前的理解从GC发出的伽马射线发射的总结和最近DM搜索在HE和VHE伽马射线的结果进行了审查。
2015-05-22 astro-ph.HE
Particle Acceleration in Astrophysical Sources
天体物理源是非常有效的加速器。一些源发射的光子能量高达TeV，这是其中存在能量比地球上最大的加速器所能达到的能量高得多的粒子的特征。更令人信服的证据来自对宇宙射线的研究，这些带电的相对论粒子以令人难以置信的高能量到达地球：在其光谱的最高能量端，这些亚原子粒子携带宏观能量，高达几焦耳。在这里，我将讨论宇宙粒子加速器的最佳候选源和机制。我将主要集中在银河系的来源，如超新星遗迹和脉冲星风星云，这是接近和明亮的，是最好的研究天体物理加速器。这些源负责宇宙中相对论粒子的大部分能量，但它们并不被认为能将粒子加速到最高的单个能量$\approx 10^{20}$ eV。然而，它们使我们能够非常详细地研究加速机制，如冲击加速（在牛顿和相对论范围内）或磁重联，同样的过程也可能在更强大的源中运行。
2015-03-09 astro-ph.HE
Ultra high energy cosmic rays: the highest energy frontier
超高能宇宙射线（UHECR）是目前宇宙中能量最高的信使，其能量高达$10^{20}$ eV。对天体物理粒子（原子核、电子、中微子和光子）在其最高观测能量下的研究对基础物理学和天体物理学都有影响。初级粒子在大气中相互作用，产生广泛的空气簇射。对这些簇射的分析不仅使人们能够估计初级宇宙粒子的能量、方向和最可能的质量，而且还能够获得关于它们在比目前最高能量的人造加速器所能获得的能量高出一个数量级以上的能量下的强子相互作用的性质的信息。在这方面的贡献，我们将审查国家的最先进的UHECRs检测。我们将介绍皮埃尔俄歇天文台和望远镜阵列的主要实验，并讨论宇宙线能谱，方向各向异性搜索，质量组成的研究，确定簇射μ子的数量（这是对簇射强子相互作用敏感的）和质子-空气截面。
2015-10-19 astro-ph.HE hep-ex
Gamma-Ray Bursts at high and very high energies
伽马射线暴（GRB）是银河系外极高能的伽玛射线瞬态辐射，被认为与大质量恒星的死亡或双星系统中致密天体的合并有关。它们巨大的光度涉及到一个新生的恒星质量黑洞的存在，它发出相对论性的准直流出物，加速粒子并产生来自无线电域的最高能量的非热辐射。在这篇文章中，我回顾了最近的进展，在100 MeV以上的伽玛暴喷流物理的理解，基于费米观测明亮的伽玛暴。我讨论了这些观测的物理意义和它们对GRB建模的影响，我提出了一些在不久的将来在非常高的能量GRB观测的前景。
2015-12-14 astro-ph.HE
Searches for Anisotropies in the Arrival Directions of the Highest Energy Cosmic Rays Detected by the Pierre Auger Observatory
分析了俄歇天文台10年来观测到的超高能宇宙射线到达方向的分布。该数据集比早期研究中使用的数据集大约三倍，包括天顶角高达$80^\circ$的到达方向，因此覆盖了从$-90^\circ$到$+45^\circ$的10月份。在更新Véron-Cetty和Véron星表中与活动星系核（AGN）相关的事件比例后，我们对能量超过40 EeV的数据的到达方向进行了不同的各向异性测试。我们寻找局部过剩通量和事件方向的自聚集在角尺度高达$30^\circ$和不同的阈值能量之间的40~EeV和80~EeV。然后，我们寻找宇宙射线与银河系（银河系中心和银河系平面）和本地宇宙（超银河系平面）的天体结构的相关性。我们还研究了它们与附近河外天体的不同种群的相关性：2 MRS目录中的星系，Swift-BAT探测到的AGN，具有喷流的射电星系和半人马座~A星系。所有测试均未显示统计学显著的各向异性证据。对于$E>58$ ~EeV的宇宙射线，在接近130~Mpc、比$10^{44}$ ~erg/s（18 $^\circ$半径）亮的Swift AGN周围和半人马座~A方向（15 $^\circ$半径）附近的相当大的窗口中，得到了最强的各向同性偏离（后试验概率${\sim}1.4$）。
2015-11-30 astro-ph.HE
The Galactic center excess at the highest energies: morphology and photon-count statistics
本研究结合skyFACT与1pPDF方法分析费米-LAT高能数据，发现银河系中心过剩在高能下显著存在，且形态更符合bulge模型，并支持其高能尾部由毫秒脉冲星等点源贡献。
2024-05-24 astro-ph.HE hep-ph
POEMMA: Probe Of Extreme Multi-Messenger Astrophysics
极端多信使天体物理学探测器（POEMMA）飞行任务的目的是利用超高能宇宙射线建立带电粒子天文学，并观测宇宙成因的τ中微子。从空间对UHECR和CTN的研究将使观测到的最高能量UHECR的统计数据以及对一系列UHECR模型的宇宙成因中微子通量的观测数量级增加。这些观测应该解决有史以来观测到的最高能量粒子起源的长期难题，为宇宙中最具活力的环境和事件提供一个新的窗口，同时研究粒子相互作用远远超出加速器能量。CTN的发现将有助于解决UHECR起源之谜，并开始研究超高能中微子性质的天体粒子物理新领域。
2017-08-25 astro-ph.HE astro-ph.IM
A deep learning method for the trajectory reconstruction of cosmic rays with the DAMPE mission
本研究提出首个用于空间天体粒子任务的全机器学习径迹重建深度学习方法，在DAMPE实验中相比传统算法性能显著提升，可实现宽能区粒子电荷识别与极端能区宇宙线能谱测量，还大幅提高了量能器的粒子方向重建精度。
2022-11-29 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.ins-det
Evidence for the Sombrero Galaxy as an Accelerator of the Highest-Energy Cosmic Rays
基于皮埃尔·奥格天文台17年数据，发现草帽星系与超高能宇宙射线多重态存在显著空间关联，为活跃超大质量黑洞作为最高能量宇宙射线来源提供关键证据。
2024-12-16 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
The Highest Energy HAWC Sources are Likely Leptonic and Powered by Pulsars
HAWC协作组从9个源中观测到能量超过56 TeV的伽马射线。有人认为这种发射可能是强子性质的，需要这些系统将宇宙射线质子或原子核加速到PeV级能量。在本文中，我们反而表明，这些对象的光谱有利于轻子（逆康普顿）的起源为他们的排放。更具体地说，这些天体的伽马射线辐射可以直接容纳在一个模型中，在这个模型中，主脉冲星的自旋下降功率的$\sim \mathcal{O}(10\%)$被转移到电子和正电子的加速中，其幂律谱扩展到几百TeV或更高。在这些源中观察到的光谱突变在这个简单模型的背景下自然得到解释，并且发生在能量损失的时间尺度与脉冲星的年龄相匹配的能量处。相比之下，这种光谱特征不能直接容纳在强子的情况下。此外，强子模型预测，这些来源应产生更多的发射在GeV尺度的能量比观察到的。鉴于这些考虑，我们得出结论，HAWC的最高能源应被解释为TeV晕或脉冲星风星云，产生通过逆康普顿散射的排放，并提供动力的旋转动能的主机脉冲星。
2021-08-05 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
GCOS -- The Global Cosmic Ray Observatory
大自然正在提供能量超过100 EeV的粒子。它们的存在带来了直接的问题：它们是在极端天体物理环境中加速的普通粒子，还是超重暗物质或其他奇异物体的湮灭或衰变产物？如果粒子在极端的天体物理环境中被加速，它们的来源是否与高能中微子、伽马射线和/或引力波有关，比如最近观察到的致密天体合并？粒子也可以用来研究极端能量下的物理过程;洛伦兹不变性仍然有效吗？粒子之间的相互作用是按照标准模型进行的，还是有新的物理过程？这些粒子可以用来研究运动学正向的强子相互作用（QCD）;质心能量为$\sqrt{s} > 100$ TeV的质子的横截面是多少？这些问题目前由望远镜阵列和皮埃尔俄歇天文台等装置解决。2030年后，将需要一个下一代天文台来研究自然界中最高能量粒子的物理和性质，以现有天文台获得的知识为基础。它的孔径应该至少比现有的天文台大一个数量级。最近，来自世界各地的200多名科学家聚集在一起，讨论2030年以后多信使天体粒子物理学领域的未来。讨论了全球宇宙线观测站（GCOS）探测概念的物理情况和可能设想。将简要介绍集思广益研讨会期间讨论的主要成果。
2022-03-02 astro-ph.HE astro-ph.IM
The highest energy cosmic rays from superheavy dark matter particles
针对高于 $10^{19}$ eV 的超高能宇宙射线来源不明的谜团，提出其可能源于暗物质超重粒子的衰变或湮灭，并指出此类粒子自然存在于与 Starobinsky inflation 相关的修改引力模型中。
2025-01-28 astro-ph.HE hep-ph
