$P_{tail}^α$: a high resolution gamma/hadron and composition discriminant variable for Water-Cherenkov Detector cosmic-ray observatories
本文提出了一种新的成分判别变量 $P_{tail}^α$，通过量化信号远超平均值的 WCDs 数量，在 $10\,{\ m TeV}$ 至 $1.6\,{\ m PeV}$ 能量范围内有效识别初级宇宙线性质，为高纯度伽马事件选择提供高效手段。
2024-06-27 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Probing axion-like particles through the gamma-ray production from cosmic-ray scattering in the Milky Way dark matter halo
本研究提出通过银河系暗物质晕中宇宙射线散射产生的甚高能伽马射线，探测类轴子粒子与光子及电子的耦合，地面观测站灵敏度较卫星实验提升约一个数量级。
2025-01-22 astro-ph.HE hep-ph
Strangelet Searches from Neutron Stars, Binary Mergers, and Gamma-Ray Bursts with Current and Future Observatories
The Bogoliubov Laboratory of Theoretical Physics, International Intergovernmental Scientific Research Organization, Joint Institute for Nuclear Research（鲍里索夫理论物理实验室，国际政府间科学研究组织，联合核研究所）
本研究利用当前和未来观测站，通过中子星、双星合并和伽马射线暴事件，探讨奇异物质的形成、稳定性及可能的宇宙学影响。
2025-11-24 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ph
Gamma-ray flare and absorption in Crab Nebula: Lovely TeV-PeV astrophysics
我们光谱适合GeV的伽玛射线耀斑最近观察到的蟹状星云考虑一个小的斑点洛伦兹推向我们。指出TeV-PeV区的逆康普顿耀斑比同步辐射增强了一个洛伦兹因子平方\sim <$^2，它已经排除了<$\gtrsim 200，并将被未来的TeV-PeV观测站CTA，Tibet AS + MD和LHAASO探测到。我们还表明，从蟹状星云发出的PeV光子被吸收的宇宙微波背景辐射通过电子-正电子对创建。
2012-05-25 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Present and Future constraints on Secluded Dark Matter in the Galactic Halo with TeV Gamma-ray Observatories
该研究针对隐匿暗物质模型，利用南半球H.E.S.S.、CTA、SWGO三类TeV伽马射线观测站的互补性，约束银晕中暗物质的湮灭截面，联合CTA与SWGO可探测多湮灭道下热遗迹截面以下的大质量范围暗物质。
2022-12-09 astro-ph.HE hep-ph
Investigating the Uniformity of the Excess Gamma rays towards the Galactic Center Region
我们进行了一个复合似然分析的细分区域内的中央$26^\circ\times20^\circ$的银河系，其目的是表征的伽玛射线银河系中心过剩的光谱在不同的galactocentric距离的区域。在最里面的几度之外，我们发现过量的径向轮廓是背景模型依赖的，并且约束很差。观测到过量辐射的光谱在半径上延伸到$\sim5^\circ$之外10 GeV以上，但仅在最内侧的几度在10- 20 GeV之间急剧截止。如果解释为一个真正的功能过剩，这种径向变化的光谱有重要的影响，天体物理和暗物质的银河系中心过剩的解释。单组分暗物质湮灭模型在再现这种变化方面面临挑战;另一方面，一群未解决的毫秒级暗物质同时贡献了即时和二次逆康普顿发射，这可能能够解释光谱及其空间依赖性。我们表明，在光子计数分布的光滑的暗物质湮灭信号和未解决的点源人口的预期差异是一个数量级小于拟合数据后的残差波动，这意味着错误建模是一个重要的系统性影响点源分析，旨在解决伽马射线过剩。
2016-11-17 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Constraining heavy decaying dark matter with the high energy gamma-ray limits
我们认为衰变的暗物质与质量$10^{7} \lesssim M \lesssim 10^{16}$ GeV，作为超高能（UHE）伽马射线的来源。使用最近的限制UHE伽马射线通量的能量$E_γ> 2 \cdot 10^{14}$ eV，提供了广泛的空气淋浴观测站，我们把限制质量和寿命的暗物质。我们还讨论了EAS-MSU实验探测到的100 PeV光子通量的可能的暗物质衰变起源。
2016-09-21 astro-ph.HE hep-ph
Current and future gamma-ray searches for dark-matter annihilation beyond the unitarity limit
几十年来，人们一直在寻找弱电尺度的暗物质（DM），但没有明确的探测结果。这种缺乏成功可能暗示DM搜索集中在错误的质量范围上。超出规范参数空间的拟议候选是超重DM（UHDM）。在这项工作中，我们认为间接UHDM湮灭搜索质量之间的30 TeV和30 PeV，远远超出了在$\sim$ 100 TeV的么正性限制，并讨论DM模型在这一制度的基本要求。我们探索的可行性检测湮灭签名，并与当前和未来的超高能量（VHE; $>$ 100 GeV）$γ$射线天文台的UHDM的预期达到。具体来说，我们专注于三个参考仪器：两个成像大气切伦科夫望远镜阵列，仿照VERITAS和CTA-North，和一个扩展的空气簇射阵列，由HAWC的动机。通过对仪器响应函数和背景速率的合理假设，我们找到了一组UHDM参数（质量和横截面），其中$γ$射线签名可以由上述天文台检测到。我们进一步计算每个实验的预期上限。通过实际的暴露时间，这三种仪器可以在很宽的质量范围内探测DM。在下端，它仍然可以具有点状截面，而在更高的质量下，DM可以具有几何截面，表明复合性。
2022-09-13 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Gamma Rays from Top-Mediated Dark Matter Annihilations
伽马射线能谱中的线是一种迷人的实验信号，通常被认为是暗物质湮灭的“确凿证据”。目前这一代的伽马射线天文台目前正在接近参数空间的极大兴趣的背景下，暗物质，这是一个热遗迹。我们考虑的理论中，暗物质的主要连接到标准模型是通过顶夸克，实现强伽马射线线一致的热遗迹，通过禁止通道机制中提出的希格斯在空间模型。我们认为现实的紫外线完成的希格斯在空间和相关的理论，并表明，丰富的结构，可观察到的伽马射线线是一致的热遗迹，以及从暗物质搜索和大型强子对撞机的约束。特别注意的是一个循环的贡献，连续伽马射线，它可以很容易地淹没线信号在某些情况下，在以前的文献中，在很大程度上被忽视。
2013-11-04 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Investigating the one-photon annihilation channel in an e-e+ plasma created from vacuum in strong laser fields
众所周知，在强外电磁场的存在下，许多在标准QED中被禁止的过程成为可能。一个例子是单光子湮灭过程中考虑最近由本作者在一个框架内的动力学方法的准粒子e-e+ γ等离子体从真空中产生的两个对向传播的激光束的焦点。在这些工作中，考虑了绝热性参数γ>> 1（对应于多光子过程）的大值域。在目前的工作中，我们在有效质量模型的框架内估计了光子湮灭产生的辐射强度，其中γ < 1，对应于大电场E < E_c=m^2/e和高激光场频率（下一代X射线激光器的域特征）。在这样的限制条件下，产生的效应足够大，可以通过实验观察到。
2011-01-31 hep-ph physics.plasm-ph
Gamma-ray Cosmology and Tests of Fundamental Physics
伽马射线在宇宙学距离上的传播是GeV和TeV能量的广泛理论和观测研究的主题。宇宙网中伽马射线的平均自由程被限制在100 GeV以上，这是由于在宇宙光学和红外背景上产生电子和正电子。电子和正电子在星系际介质中冷却，同时在其磁场中旋转，这可能导致其全球加热或产生较低能量的次级伽马射线。在宇宙学旅程中幸存下来的伽马射线的能量分布携带着观测到的吸收特征，这些特征测量了重子物质在宇宙时间内的发射率，限制了$Λ$ CDM宇宙学的距离尺度，并限制了相互作用截面的变化。竞争性的限制特别是放在宇宙恒星形成的历史，以及在量子引力和弦论预期的现象，如耦合到假设的轴子类粒子或违反洛伦兹不变性。最新的理论和观测进展使人们得以一窥新一代伽马射线观测站即将开启的多波长和多信使路径。
2022-02-01 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Investigating the gamma-ray burst from decaying MeV-scale axion-like particles produced in supernova explosions
本文研究了超新星爆发中MeV尺度类轴子粒子衰变产生的伽马射线信号，首次纳入光子聚结过程产生更重ALPs，提出新解析方法计算射线通量，并证明Fermi-LAT观测可将ALP-光子耦合限制增强约一个数量级。
2023-08-02 astro-ph.HE hep-ph
Probing super-heavy dark matter with ultra-high-energy gamma rays
Scuola Superiore Meridionale（南方高等学院）；INFN - Sezione di Napoli（意大利国家核物理研究所那不勒斯分部）
通过分析超高能伽马射线数据，研究超重暗物质粒子寿命限制，探讨其对暗物质分布模型和观测站接受度的影响。
2026-01-16 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Probing Grand Unified Theories with Cosmic Ray, Gamma-Ray and Neutrino Astrophysics
我们探讨的情况下，最高能量的宇宙射线产生的新粒子物理学的大统一尺度附近。使用详细的数值模拟河外核子，伽马射线和中微子的传播，我们表明存在一个有趣的参数范围，这样的情况下，可以解释部分数据，并与所有的观测约束。建议的超高能宇宙射线观测站、几公里尺度的中微子望远镜和伽马射线天体物理学仪器的组合应该能够测试这些场景。特别是，对于eV范围内的中微子质量，超重粒子的专属中微子衰变模式可以产生与活动星系核模型中预测的中微子通量相当的中微子通量。
1998-09-02 astro-ph hep-ph
Gamma-Ray Signatures of Thermal Misalignment Dark Matter
University of Tokyo（东京大学）；Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (Kavli IPMU), University of Tokyo（东京大学 宇宙物质量子研究科 Kavli 研究所）
本文研究了热不对齐暗物质场景中，通过与光子耦合的标量场衰变产生的伽马射线特征，发现当前伽马射线约束对标量质量有约1GeV的上限，未来观测可进一步探测MeV-GeV范围。
2026-10-19 hep-ph
$P_{γh}^α$: a new variable for $γ/ {\rm h}$ discrimination in large gamma-ray ground arrays
本文提出了一种在大型宇宙射线地面阵列中提高高能γ射线与巨大带电宇宙射线本底分辨能力的新方法。该策略基于引入一个新的简单变量$P_{γh}^α$，它结合了每个单个阵列站中标记μ子和/或高能粒子的概率。这个新的变量，特别是重要的多TeV以上的能量的歧视权力，说明了几个具体的例子中的情况下，一个假设的水切伦科夫探测器宇宙射线阵列，无论是在低和高粒子站占用的情况下。结果是非常令人鼓舞的，并希望将在目前和未来的伽马射线观测站证明。
2022-02-16 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Constraints on dark matter with future MeV gamma-ray telescopes
本研究预测了未来MeV伽马射线望远镜对Standard Model末态暗物质湮灭或衰变的灵敏度，并与现有界限比较，以评估其填补MeV能段灵敏度空白及约束暗物质的能力。
2025-04-26 astro-ph.HE hep-ph
Highest Energy Cosmic Rays, Grand Unified Theories, and the Diffuse Gamma-Ray Background
我们探讨的情况下，最高能量的宇宙射线（HECR）产生的新粒子物理大统一尺度附近。使用详细的数值模拟河外宇宙和伽马射线传播，我们显示了一个重要的参数空间的存在，这种情况下是一致的所有观测约束。在大约10 EeV [10**（19）eV]的宇宙射线总通量中，伽马射线的平均份额约为10%，这意味着HECR的非加速起源和小于约10**（-11）G的大规模河外磁场。拟议中的超高能宇宙射线观测站应该能够测试这种特征。
1996-10-30 astro-ph hep-ph
Improved limits on Lorentz invariance violation from astrophysical gamma-ray sources
洛伦兹不变性（LI）在科学中具有核心作用，它在某些高能尺度上的违反（LIV）与自然界中几个最有趣的难题的可能解决方案有关，如暗物质、暗能量、极端天体中的宇宙射线产生和量子引力。我们报告的基础上寻找LIV信号的传播伽马射线从天体物理源到地球。一个创新的数据分析，使我们能够提取前所未有的信息，从最新的数据集组成的111个能谱的38个不同的源测量目前的伽马射线观测站。没有发现LIV信号，我们表明，数据是最好的描述LI假设。我们推导出的LIV能量尺度的限制至少比目前文献中关于高能伽马射线中LIV的亚光速签名的限制好3倍。
2019-03-21 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Testing the Dark Matter Scenario for PeV Neutrinos Observed in IceCube
超重暗物质的晚期衰变被认为是在冰立方观测到的弥散PeV中微子的可能解释之一。我们认为多信使约束的影响，并表明，所提出的模型是勉强符合漫射伽马射线背景数据。通过详细分析和识别费米观测到的亚TeV各向同性扩散伽马射线数据以及HAWC或Tibet AS+MD等天文台未来对亚PeV伽马射线的观测，可以进行关键测试。此外，通过下一代望远镜（如IceCube-Gen 2）的几年观测，μ子中微子对附近暗物质晕（如室女星系团）的搜索应该使我们能够排除或支持暗物质模型，而不依赖于伽马射线和各向异性测试。
2015-08-12 astro-ph.HE hep-ph
Searching for Dark Matter in the Galactic Halo with a Wide Field of View TeV Gamma-ray Observatory in the Southern Hemisphere
尽管越来越多的证据表明宇宙中存在暗物质（DM），但其基本性质仍然未知。我们目前的灵敏度估计，以检测DM粒子与未来的非常高的能量（$\gtrsim$ TeV）宽视场的伽玛射线天文台在南半球。这个天文台将搜寻星系晕中DM粒子湮灭或衰变产生的伽马射线。由于视野广阔，银河系中心和大部分星系晕都将以前所未有的灵敏度探测到质量范围为$\sim$ 500 GeV至$\sim$ 2 PeV的DM。这些结果，结合那些从其他现在和未来的伽马射线天文台，将可能探测热遗迹湮灭截面的弱相互作用大质量粒子的所有质量从$\sim$ 80 TeV到GeV的范围内的大多数湮灭通道。
2019-12-21 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Systematic Differences due to High Energy Hadronic Interaction Models in Air Shower Simulations in the 100 GeV-100 TeV Range
由于现有加速器数据的限制以及对所需能量和快度的理论理解，强子相互作用模型对宇宙线诱导空气簇射的预测包含固有的不确定性。模型之间的差异通常在宇宙射线空气簇射阵列（$10^{15}$ - $10^{20}$ eV）的适当范围内进行评估。然而，利用地面伽马射线观测站对带电宇宙射线测量进行精确建模正变得越来越重要。我们评估的模型预测的总行为的可测量的空气簇射参数的能量（0.1-100 TeV）和高度范围最适合地面伽玛射线观测站的检测。我们继续调查粒子分布后的第一个相互作用点，研究如何在微观物理模型的差异可能会复合到总的空气淋浴行为的差异。高于1 TeV的模型之间的差异通常小于10%。然而，我们发现在地面上的粒子密度在最低的能量测试（100 GeV）的最大变化，在淋浴发展的早期阶段的显着差异。
2019-07-26 astro-ph.HE hep-ph
Refining the Greisen Profile for Low-Energy Cosmic Gamma-Rays: Quantifying Deviations Across Altitudes and Zenith Angles
Universidad Técnica Federico Santa María（费德里科·圣玛丽亚技术大学）；Millennium Institute for Subatomic physics at high energy frontier (SAPHIR)（高能前沿亚原子物理学千年研究所（SAPHIR））；Pontificia Universidad Católica de Valparaíso（瓦拉帕莱索天主教 Pontificia 大学）；Instituto de Física, Pontificia Universidad Católica de Valparaíso（瓦拉帕莱索天主教 Pontificia 大学物理研究所）；Departamento de Informática, Universidad Técnica Federico Santa María（费德里科·圣玛丽亚技术大学计算机系）；Centro Cientifico Tecnólogico de Valparaíso (CCTVal), Universidad Técnica Federico Santa María（瓦尔帕莱索科技科学中心（CCTVal），费德里科·圣玛丽亚技术大学）
本研究通过比较经典Greisen轮廓和改进Greisen轮廓（引入经验修正的簇射年龄参数并依赖天顶角），基于CORSIKA模拟20-800 GeV宇宙伽马射线簇射，量化了5000-5900米高度和0-40度天顶角下的粒子数偏差，改进轮廓偏差低于4.7%，经典轮廓偏差高达12.5%，提升了高海拔观测站如HAWC和拟议的CONDOR阵列的精度。
2025-09-21 astro-ph.HE hep-ph
Prospects for the detection of Dark Matter with Long-lived Mediators in the Sun using the Southern Wide-field Gamma-ray Observatory
本研究基于隐匿模型的隐藏扇区假说，评估下一代南方广视场伽马射线天文台（SWGO）探测太阳暗物质湮灭产生的长寿命媒介子衰变伽马信号的能力，发现其对5 TeV以下暗物质的自旋相关截面探测灵敏度比现有设备高一个数量级以上。
2025-01-17 astro-ph.HE hep-ph
The Signature of Large Scale Structures on the Very High Energy Gamma-Ray Sky
如果弥漫的河外伽马射线辐射能追踪宇宙的大尺度结构，那么在伽马射线天空中将出现奇特的各向异性图案。特别是，由于0.1-10 TeV的光子的红外/光学背景上的吸收引入的截止距离，突出的相关性与本地结构的范围内的几百Mpc应该存在。我们提供了详细的预测信号的基础上的PSCz地图的本地宇宙。我们还使用模拟N体目录补充结构的晕模型来研究预期的签名的一些统计特征。结果在很大程度上独立于宇宙学的细节，主要取决于相关指数（或偏差）的来源相对于大尺度分布的星系。例如，在二次相关的情况下的预测信号（因为它可能发生在暗物质湮灭对扩散伽马通量的贡献中）与线性相关的情况基本上不同，提供了一种互补的工具来揭示扩散伽马射线发射的源的性质。讨论了目前和未来空间和地面观测站测量这些特征的机会。
2007-04-19 astro-ph hep-ph
Gamma-ray Astronomy: Implications for Fundamental Physics
伽玛射线天文学研究宇宙加速器通过其电磁辐射的能量范围在~100 MeV和~100 TeV之间。目前在这一能带中最灵敏的观测是由费米卫星上的大面积望远镜从太空进行的，而从地球上进行的是切伦科夫成像望远镜MAGIC，H.E.S.S.。和真理。这些仪器彻底改变了伽马射线天文学领域，发现了不同的伽马射线发射体，并详细研究了产生这种高能辐射的非热天体物理过程。这些天文台的科学目标也包括基础物理学问题。利用伽马射线仪器，我们研究银河系宇宙射线的起源，检验这一假设，或者它们是否主要产生于超新星爆炸。此外，我们获得的宇宙电子-正电子光谱之间的20 GeV和5 TeV的最灵敏的测量。通过观测宇宙学距离上的伽马射线辐射，我们了解了河外背景光的强度和演化，并进行了洛伦兹不变性的检验。此外，我们还可以通过在密度过高的地点寻找由湮灭或衰变产生的伽马射线信号来寻找暗物质。在本文中，我们回顾了最新的结果与当前一代的伽马射线仪器在这些领域的研究。
2011-11-28 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
