Radio detection of air showers with LOFAR and AERA
高能宇宙射线撞击到地球大气层上会引发大范围的空气簇射。利用LOFAR射电望远镜和Pierre Auger天文台的Auger工程射电阵列（AERA），可以探测到来自空气簇射的射电辐射。最近的结果，从这两个实验。描述了无线电发射的测量特性。这些测量被用来推导高能宇宙射线的性质：它们的到达方向、能量和粒子类型（质量）。
2015-09-16 astro-ph.HE astro-ph.IM
Measurement of horizontal air showers with the Auger Engineering Radio Array
位于阿根廷皮埃尔·俄歇天文台的俄歇工程无线电阵列（AERA）测量了30-80 MHz频率范围内广泛空气簇射的无线电发射。AERA由分布在17公里$^2$上的150多个天线站组成。AERA与俄歇表面探测器、荧光探测器和地下μ介子探测器（AMIGA）一起，能够以混合探测模式测量能量超过10 $^{17}$ eV的宇宙射线。AERA最适合探测$^{\circ}$天顶距的空气簇射，但是，使用俄歇表面阵列重建水平空气簇射，也可以测量非常倾斜的簇射。在这篇文章中，将介绍在天顶距范围从62 $^{\circ}$到80 $^{\circ}$的AERA数据的分析。CoREAS模拟预测，水平空气簇射的无线电发射足迹为几公里$^2$，这一点现已得到AERA测量的证实。这可能会导致无线电为基础的组成测量和能量测定的水平簇射在未来和中微子诱导簇射的无线电探测是可能的。
2016-09-18 astro-ph.HE astro-ph.IM
Feasibility of radar detection of extensive air showers
考虑到各种雷达设置和簇射几何形状，模拟了由空气中的高能簇射粒子产生的短寿命等离子体的无线电波反射。我们表明，空气簇射产生的等离子体必须始终被视为欠密。因此，我们使用汤姆逊散射截面校正分子淬火的无线电波，我们总结相干的贡献，反射的无线电波的体积的等离子体盘，以获得到达接收器天线的信号的时间演变。分析了雷达回波的接收功率和谱功率密度。根据所获得的结果，我们讨论了可能的模式的雷达探测广泛的空气阵雨。我们的结论是，散射信号太弱的雷达方法提供一个有效的和廉价的方法的空气簇射检测。
2015-09-04 astro-ph.HE astro-ph.IM
Results and plans to apply interferometry to air shower observations at the Pierre Auger Observatory
本研究基于皮埃尔·俄歇天文台AERA的观测数据，首次将干涉测量法应用于数千次倾斜空气簇射观测以重建簇射参数，并介绍了为AugerPrime升级的新射电探测器启用干涉测量法的相关计划。
2025-09-05 astro-ph.HE astro-ph.IM
A Radio Air-Shower Test Array (RASTA) for IceCube
在本文中，我们探讨的可能性，以补充宇宙线物理程序的冰立方天文台与扩展表面阵列的无线电天线。地面上的空气簇射取样和地下的μ子量热法相结合提供了巨大的科学潜力：可以通过否决地面上的空气簇射来提高地平线以上的中微子灵敏度，光子诱导的空气簇射可以通过其小μ子分量来识别，并且对地面上的粒子密度和μ子分量的同步测量提供了关于初级通量组成的有用信息。所有这些分析都是用现有的IceTop阵列进行的。然而，IceTop的足迹是小的相比，接受的InIce传感器阵列，这严重限制了立体角重合测量，需要一个扩展的表面空气簇射探测器。正如LOPES实验所证明的那样，通过地球同步辐射测量空气簇射已成为一种可行且具有成本效益的方法。RASTA项目的科学案例-一个专用的无线电阵列寻求利用这种方法在南极-介绍。
2010-10-08 astro-ph.HE astro-ph.IM
Dethinning Extensive Air Shower Simulations
我们描述了一种方法，用于恢复大量的空气簇射模拟统计稀疏过程中丢失的信息。通过将加权粒子从稀疏模拟转换为具有相似特性的粒子群，我们获得了与稀疏簇射基本相同的结果，并且与非稀疏簇射模拟非常相似。我们称这种方法为细化。由于不切实际的CPU时间要求，不可能大规模使用非稀疏的簇射，但使用已减稀疏的稀疏簇射，可以对探测器对超高能宇宙射线表面阵列的响应进行大规模模拟研究。详细描述了去稀化方法，并与母体稀化簇射和非稀化簇射进行了比较。
2012-03-29 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
Polarized radio emission from extensive air showers measured with LOFAR
我们提出LOFAR测量无线电发射广泛的空气淋浴。我们发现，这种发射是强烈的偏振，与近$99\%$的偏振度的中位数，和电场和洛伦兹力作用于粒子的偏振方向之间的角度，取决于观察者在簇射平面的位置。这可以理解为径向极化电荷过剩发射机制的叠加，首先由Askaryan提出，地磁发射机制由Kahn和Lerche提出。我们计算的相对强度的贡献，量化的电荷过剩分数，为$163$个人的空气淋浴。我们发现，测得的电荷过剩的分数是较高的空气阵雨到达更接近天顶。此外，所测量的电荷过剩分数也随着观察者距离空气簇射对称轴的增加而增加。测量值范围从$25\, \mathrm{m}$非常倾斜的空气簇射的$(3.3\pm 1.0)\%$到$225\, \mathrm{m}$几乎垂直的簇射的$(20.3\pm 1.3)\%$。这两种依赖关系与理论预测定性一致。
2014-09-09 astro-ph.HE astro-ph.IM
Analytic calculation of radio emission from parameterized extensive air showers, a tool to extract shower parameters
宇宙射线引起的大范围空气簇射的射电强度和极化足迹由簇射前沿等离子体云中电流分布的时间依赖结构决定。反过来，在等离子体云，纵向簇射结构的综合电荷电流分布的时间依赖性，是由有趣的物理，其中一个想提取，如位置和多重性的初级宇宙射线碰撞或在雷暴期间的大气中的电场的值。从簇射的足迹中提取簇射的结构需要解决一个复杂的逆问题。为了这个目的，我们已经开发了一个代码，半解析计算的无线电足迹的广泛的空气簇射给定的任意纵向结构。该代码可以用于优化过程中，以提取给定无线电足迹的最佳纵向簇射结构。基于空气簇射的普遍性，我们提出了一个简单的参数化的等离子体云的结构。这种参数化是基于蒙特卡罗簇射模拟的结果。导出参数化还教导了等离子体云的哪些方面对于理解在无线电发射足迹中看到的特征是重要的。计算出的无线电足迹进行了比较与微观的COREAS模拟。
2017-11-28 astro-ph.HE astro-ph.IM
Air Shower Radio Emission with Energy E$_0$$\geq$10$^{19}$ eV by Yakutsk Array Data
本文简要介绍雅库茨克射电天线阵的技术情况，以及对能量为ε $\geq$ 1 $\cdot$ 10 $^{19}$ eV的空气簇射粒子在32 MHz频率上引起的射电辐射进行测量所获得的一些初步结果。雅库茨克阵列在1987-1989年（第一组测量）和2009-2014年（新的一组测量）获得的数据。雅库茨克阵列首次记录了来自空气簇射的无线电发射，能量> 10 $^{19}$ eV，包括雅库茨克阵列记录的能量最高的簇射，能量为$\sim$ 2 $\cdot$ 10 $^{20}$ eV。
2016-09-12 astro-ph.HE astro-ph.IM
Radio Detection of ultra-high-energy Cosmic-Ray Air Showers
Bartol Research Institute, Department of Physics and Astronomy, University of Delaware（特拉华大学巴托尔物理与天文学研究所）；Institute for Astroparticle Physics, Karlsruhe Institute of Technology (KIT)（卡尔斯鲁厄理工学院高能粒子物理研究所）
本文介绍射电天线探测超高能宇宙射线大气簇射的原理、观测站及近期成果，强调其精度媲美传统技术，并展望其在下一代实验及搜寻光子和中微子中的作用。
2025-02-27 astro-ph.HE astro-ph.IM
Parametrization of the angular distribution of Cherenkov light in air showers
空气簇射产生的切伦科夫光对地面伽马射线和宇宙射线观测站观测到的信号有很大贡献。然而，没有描述这种现象是可用的，涵盖小和大角度的簇射轴的区域。为了填补这一空白，切伦科夫光子的角分布的参数化进行的物理动机的参数函数。模型参数的约束，使用模拟的伽马射线和质子簇射的能量在TeV到EeV的区域。其结果是，一个新的参数化，提高了以前的作品的精度。这里提出的结果可用于重建簇射成像切伦科夫望远镜以及在重建簇射轮廓与荧光探测器。
2021-02-05 astro-ph.HE astro-ph.IM
Nitrogen fluorescence in air for observing extensive air showers
广泛的空气簇射引发空气中氮分子的荧光发射。紫外线是各向同性发射的，可用于观测大气中超过十分之一公里的大范围空气簇射的纵向发展。这一测量技术已经得到了很好的确立，因为几十年来，它一直被几个宇宙射线实验所利用。然而，空气簇射分析的一个基本方面是根据不同的大气条件描述荧光发射。不同的荧光产额直接影响空气簇射重建的能量标度。为了探索空气中氮荧光发射的各种细节，一些实验小组在过去十年中一直在进行专门的测量。大部分测量工作已经完成。这些实验小组在2002年开始的一系列空气荧光研讨会上讨论了他们的技术和结果。在2011年第八届$^{\rm{th}}$空气荧光研讨会上，有人建议开发一种描述氮荧光的通用方法，以应用于空气簇射观测。在这里，第一个分析的排放过程的主要依赖性的共同治疗。在不同波长的贡献，压力的依赖性，因为它是随着大气中的海拔高度的增加而降低，温度的依赖性，特别是所涉及的分子之间的碰撞截面，和碰撞去激发水蒸气的方面进行了讨论。
2012-12-10 astro-ph.HE astro-ph.IM
Vertical Array in Space for Horizontal Air-Showers
我们认为保证物理水平（强子）的空气淋浴，HAS，发展在高海拔（几十公里）。它们的形态和信息轨迹不同于垂直的。数百公里长的HAS经常被地磁场分裂成一个长的（扇形）淋浴，带有双螺旋尾巴。水平的扇形气簇射只有在南北极才是切向和水平的。在不同的纬度，这些簇射面被地磁场转向和倾斜。特别是在磁赤道这样的切线水平东西空气簇射弯曲，并发展成一个垂直的风扇空气簇射，很容易检测到的垂直阵列检测器（重力悬挂元件）。这种“美杜莎”阵列可能由充气的漂浮气球链组成。轻气体浮在水面上，它充当粒子的量热计，同时部分支撑探测器的重量。垂直悬挂的链条和橡胶圈气球（其内部可能记录了切伦科夫光）揭示了交叉电子对的束。这样一个阵列最好和最便宜的原型可能是装在普通气球上追踪地球大气边缘向上和切向的强子空气簇射。这些阵列结构可以揭示分裂簇射特征。更好地揭示了构图的本质。就在地球的地平线之外，有令人兴奋的，但更罕见的，向上的空气簇射的来源：新的UHE Tau空气簇射天文学起源于地球内的EeVs tau中微子信号掠过土壤并形成UHE Tau，后来在飞行中衰减。因此，赤道的水平空气簇射可以显示强子水平孪生分裂的性质，它的组成以及第一个预期的UHE中微子天文学。
2009-10-15 astro-ph.HE astro-ph.IM
A Simple Parallelization Scheme for Extensive Air Shower Simulations
一个简单的方法，广泛的空气簇射模拟并行化。在固定的高度步长上模拟阵雨。在每一步中，低于指定能量阈值的子粒子被虹吸出来并制成表格以供进一步模拟。一旦整个簇射被制成表格，产生的粒子列表被连接并分成单独的列表文件，每个列表文件都具有类似的投影计算时间。然后将这些列表放置在计算集群上，当计算资源变得可用时，可以在其中以零碎的方式完成模拟。模拟完成后，输出将重新组合为完整的空气簇射模拟。原始模拟程序（在本例中为CORSIKA）在此过程中没有任何改变。验证是通过比较10^（16.5）eV的簇射产生和没有并行化。
2011-03-23 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
Angular distribution of extensive air showers by TEL array under GELATICA experiment
广泛的空气簇射（EAS）的到达方向分布的研究，通过一个4探测器安装在Telavi（TEL阵列），这是一个节点的GELATICA网络在格鲁吉亚。采用大气球层模型内的EAS到达天顶角分布和阵雨随空气路径的指数吸收的描述。结果表明，天顶角上截止边界的变化允许一个稳定的估计簇射吸收路径。
2020-06-11 astro-ph.HE astro-ph.IM
Air shower reconstruction using HAWC and the Outrigger array
高海拔水切伦科夫（HAWC）伽马射线天文台使用300个水切伦科夫探测器（WCD）探测宇宙和伽马射线引发的TeV能量范围内的空气簇射。为了提高其在最高能量下的灵敏度，HAWC已经升级为围绕HAWC主阵列的345个小WCD（支腿阵列）的稀疏阵列。支腿阵列将HAWC的仪器面积增加了4倍，并自2018年8月开始采集数据。本文提出了一种新的γ射线重建方法，它结合了混合型粒子探测器阵列的数据，改进了空气簇射的重建。在这方面的贡献，我们将展示的第一个结果的HAWC及其支腿阵列的组合空气簇射重建使用蒙特卡罗模拟和第一个组合的实验数据集。
2019-08-19 astro-ph.HE astro-ph.IM
A Model of the Response of Surface Detectors to Extensive Air Showers Based on Shower Universality
基于簇射普适性，提出适用于水切伦科夫和闪烁体表面探测器的响应模型，可精确重建簇射极大深度和缪子数。
2024-07-23 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Atmospheric effects on extensive air showers observed with the Surface Detector of the Pierre Auger Observatory
大气参数，如压力（P）、温度（T）和密度，影响高能宇宙射线引发的大范围空气簇射的发展。我们利用俄歇天文台的地面探测器研究了大气变化对大范围空气簇射的影响。事件发生率表现出约10%的季节调制和约2%的昼夜调制。我们发现，所观察到的行为是由一个模型，包括与压力和密度的变化相关的影响来解释。前者影响空气簇射的纵向发展，而后者影响莫里哀半径，从而簇射粒子的横向分布。该模型进行了验证，充分模拟广泛的空气阵雨使用的皮埃尔俄歇天文台的网站上测量的大气剖面。
2009-07-30 astro-ph.IM
Air shower registration algorithm and mathematical processing of showers with radio signal at the Yakutsk array
本文介绍了在雅库茨克广泛的空气簇射阵列的空气簇射无线电发射在32兆赫的频率注册的技术和方法。在这个阶段，发射登记涉及两组天线，它们之间的距离是500米。一组涉及8个天线，第二组涉及4个天线。这些天线是垂直交叉的偶极子，辐射方向图为南北、东西，高出地面1.5米。每一组天线都连接到一台工业PC。注册需要两个触发器之一。第一触发由雅库茨克阵列的闪烁探测器产生。闪烁探测器覆盖面积为12平方公里，记录到能量超过10^17 eV的空气簇射。第二个触发器由小切伦科夫阵列产生，覆盖面积为1平方公里，记录了能量为10^15 - 5*10^17 eV的空气簇射。小型切伦科夫阵列是雅库茨克阵列的一部分，涉及位于50，100，250米距离的切伦科夫探测器。对于进一步的选择，我们使用附加标准，无线电脉冲必须定位在与第一和第二触发器上的延迟时间相对应的区域中。文中还介绍了风淋选择的算法和程序流程图，并作了进一步的分析。该方法记录了能量为10^16 - 10^19 eV的EAS无线电发射。通过绝对校准，将所有天线的幅度转换为单个值。绘制了空气簇射射电辐射与天顶距和簇射能量的关系曲线。
2013-09-27 astro-ph.IM
New Simple Method for Analysis of Extensive Air Showers
宇宙射线有关于我们周围宇宙的宝贵信息。确定宇宙线粒子的能量、质量和到达方向是大规模大气簇射研究的重要内容。为了确定这些参数，首先要确定大范围空气簇射的到达方向和核心位置。本文介绍了一种利用大范围空气簇射次级粒子到达时间信息，寻找其核心位置，修正平面波前近似，从而计算大范围空气簇射到达方向的新方法。该方法不需要数敏探测器-对交叉粒子的数量敏感的探测器-因此不需要横向分布模型。该模型是通过对CORSIKA软件包生成的模拟事件进行分析而建立的。
2011-03-16 astro-ph.IM
Radio wavefront of very inclined extensive air-showers: a simulation study for extended and sparse radio arrays
无线电探测正在成为探测宇宙粒子引起的空气簇射的一种既定技术。这在最高能量下尤其如此，其中需要非常大的检测区域。对空气簇射发射的射电波阵面形状的正确描述，可以重建其母粒子的性质。在这篇文章中，我们表明，对于天顶距大于60°的簇射-那些由巨大的无线电阵列探测宇宙粒子引起的广泛的空气簇射的目标-，无线电波前的点源样描述允许约束簇射轴的横向位置在几米之内。接下来，我们证明了重建的点源的纵向位置与引发簇射的宇宙射线的性质相关。有待进一步的系统研究，以确定这一参数的稳健性及其作为宇宙射线组成研究代用指标的有效性。
2022-09-30 astro-ph.IM
Symmetrizing the signal distribution of radio emission from inclined air showers
倾斜空气簇射的无线电探测目前受到特别关注。它可以用非常稀疏的天线阵列进行，并产生电磁空气簇射分量的纯测量，从而提供与使用粒子探测器测量μ子分量高度互补的信息。然而，无线电为基础的重建倾斜的空气簇射是具有挑战性的光诱导的无线电信号分布的不对称性，早迟效应以及地磁和电荷过剩辐射的叠加。我们提出了一个模型的无线电发射的信号分布从倾斜的空气淋浴，它允许明确的补偿这些不对称性。在第一步骤中，去除几何早-晚不对称性。其次，作为空气簇射几何形状的函数的电荷过剩分数的通用参数化，大气密度分布和从簇射轴的横向距离被用来补偿的电荷过剩的贡献的信号。纯地磁辐射的信号分布，然后与旋转对称的横向分布函数，面积积分产生的辐射能量作为宇宙射线能量的估计。我们提出了我们的模型的细节和性能，这奠定了坚实的基础和精确的重建倾斜的空气簇射从无线电测量。
2019-08-30 astro-ph.IM
Detection of extensive cosmic ray air showers by measuring radio emission
迄今为止，宇宙线空气簇射已被地面上广泛使用的闪烁计数器阵列探测到。同时采用了大气切伦科夫探测方法，该方法的观测周期仅限于无月夜。宇宙线空气簇射射电辐射的探测方法不是新的，而是比较古老的方法。用自触发系统的方法尚未探测到宇宙线空气簇射的无线电发射。如果有射电辐射的探测方法，就不存在像切伦科夫计数器那样的观测极限。高射频（RF）技术的发展可能使探测大范围空气簇射的无线电发射成为可能。可提供实验室校准的探针。利用这些天线，我们可以直接从宇宙线空气簇射中获得射频的绝对强度。检测无线电发射的主要问题是信号水平相当低。热噪声尤其是背景噪声源。对这些问题和检测方法进行了讨论。我们还描述了一种天线检测方法，以产生自触发信号和一种方法来识别空气簇射事件的自然和人工噪声。
2019-07-19 astro-ph.IM hep-ex
Towards online triggering for the radio detection of air showers using deep neural networks
通过无线电信号检测空气簇射事件需要开发一种触发算法，用于在信号和背景事件之间进行清晰的区分，以减少来自错误触发的数据流。在这方面的贡献，我们将描述一种方法来触发空气簇射事件的单天线水平，以及使用神经网络进行在线重建的簇射参数。
2018-12-07 astro-ph.IM hep-ex physics.data-an
LORA: A scintillator array for LOFAR to measure extensive air showers
测量高能宇宙射线引起的大范围空气簇射的射电辐射是LOFAR射电望远镜的关键科学项目之一。LOFar Radboud空气簇射阵列（LORA）已安装在荷兰的LOFAR核心。LORA的主要目的是测量空气簇射的特性，并触发LOFAR无线电天线的读出，以记录广泛的空气簇射。描述了闪烁探测器阵列的实验装置及其性能。
2014-08-19 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Correlation of AOT with Relative Frequency of Air Showers with energy 10^{15} - 10^{16} eV by Yakutsk Data
分析了CE 318多模式光度计在雅库茨克阵列地区对大气光谱透明度（λ= 430 nm）和大气光学厚度（AOT）的长期系列测量结果。发现AOT与小能量（10^{15}~ 10^{16} eV）的空气簇射强度存在相关性，在Cherenkov光的记录期间，大气气溶胶成分的变化可能影响确定空气簇射特征的质量，因此应加以考虑。
2017-03-02 astro-ph.IM hep-ex
Radio detection of extensive air showers
在过去十年中，对地球大气层中产生的大范围空气簇射的无线电探测取得了巨大进展。今天，无线电探测在几个宇宙射线观测站中被例行使用。空气簇射中的无线电发射的物理学是众所周知的，并且已经开发了分析技术，以确定到达方向、能量和根据无线电测量对初级粒子质量的估计。所实现的决议是具有竞争力的那些更传统的技术。在这篇文章中，我简要回顾了最重要的成就，并讨论了未来应用的潜力。
2017-01-11 astro-ph.IM hep-ex
