Muon Excess in Cosmic Rays and at CDF: Signs for a Hidden Sector?
在这封信中，我们讨论了一类隐谷模型，其中隐藏扇区中的动态接近于强耦合共形不动点。我们表明，这些模型可以解释过剩的宇宙射线μ介子事件与高μ介子多重性，已报告从宇宙射线研究与ALEPH和DELPHI探测器。我们进一步指出，这些模型也可以至少部分地解释CDF实验发现的多μ子事件的过量。最后，我们讨论这些模型在LHC可能的签名。
2008-12-22 hep-ph
Ground Level Muon Flux Variation in a Cosmic Rays Simulation
大气质量的振荡运动被认为是在地面测量的μ子通量变化的起源。使用宇宙射线工具包（CORSIKA），我们模拟级联的情况下，在一年的时间尺度，并显示μ子通量模式的依赖与建议的振荡模式大气。
2020-11-12 hep-ex hep-ph
Status of the EAS studies of cosmic rays with energy below 10**16 eV
本文简要地综述了能量低于10**16eV的扩展空气簇射（EAS）实验观测宇宙线的现状和强子相互作用模型的相关研究。根据观测到的尖锐膝结构和膝能附近宇宙线谱的不规则性，加上新发现的电子和正电子过剩，讨论了银河系宇宙射线的起源和单源模型解释，但目前还没有令人信服的证据。对膝能初级宇宙射线的质量组成进行高精度的测量将对解开这个问题非常有用。为了达到这一目标，更好地理解强子相互作用模型是至关重要的。很高兴看到更多专门的加速器和宇宙射线实验将很快进行。μ子分布和μ子电荷比作为强相互作用的一个组成部分，对检验强子相互作用模型具有重要意义。此外，μ子是中微子实验和所有地下超低本底实验的重要本底。它们也是气象研究的一个非常有用的工具。
2009-11-16 astro-ph.HE hep-ph
Percolation and cosmic ray physics above $10^{17}$eV
我们认为，簇射最大值，$\bar X_{max}$的平均位置的能量依赖性，和产生的μ子，$N_μ$的数量，可以解释的变化，周围$10^{17}$ eV，在能量依赖性的非弹性$K$，这降低了能量以上的字符串逾渗阈值。
2005-11-23 hep-ph
On the mass composition of primary cosmic rays in the energy region 10^15-10^16 eV
本文介绍了一种测定初级宇宙线质量成分的方法。数据处理的理论模型是将积分μ子多重数谱表示为对应于不同原始核的μ子多重数谱的叠加。该方法包括两个阶段。在第一阶段，根据EAS谱与μ子总数（E_mu > 235 GeV）的关系，确定了初始核分数的允许区间f_i。在第二阶段，用拟合方法缩小f_i的容许区间。我们使用的实验数据的高多重μ介子事件（n_mu > 114）在Baksan地下闪烁望远镜收集。在三组分（质子、氦和重核）的框架下，定义了10^15-10^16 eV区域的质量组成：f_p = 0.235 +-0.02，f_He = 0.290 +-0.02$，f_H = 0.475 +-0.03。
2011-12-21 astro-ph.HE hep-ph
Mean transverse momentum as a mass composition estimator of cosmic rays
高能宇宙射线质量成分的测定是现代天体物理学的最大挑战之一。以往用于确定面阵中初级宇宙射线质量组成的方法都至少需要对广延空气簇射（EAS）进行两次独立的测量（如μ子分量和电子分量）。本文介绍了一个新的统计参数，它可以用来确定简单面阵中垂直向下的宇宙射线的质量组成。最有趣的是，新参数不需要两个独立的测量，可以用于一个简单的表面阵列，没有μ子探测器。
2018-06-25 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ph
Testing Violations of Lorentz Invariance with Cosmic Rays
宇宙射线是可用于我们研究的最高能量粒子，因此可以作为洛伦兹不变性破坏效应的极好探针，预计这种破坏会随着能量的增加而增加。本文通过研究Coleman-Schmidhow模型中的这种违规行为的影响来研究这种一般范式，在这种模型中，每个粒子种类都可能有自己的最大可达速度，甚至超过光的速度\textit{in vacuo}。这里特别关注的是μ子中微子可能具有超过光速的最大速度。我们表明，这样的假设导致延长的衰变寿命的π介子，增加能量超过和以上的时间膨胀效应。本文给出了由宇宙射线在地球大气中产生的μ子中微子和μ子的光谱强度的一个透明的解析推导。在这个推导过程中，我们不仅考虑了π介子寿命的延长，而且考虑了中微子在传播过程中通过科恩-霍霍过程辐射电子-正电子对而损失的能量。然后，我们将理论光谱与来自IceCube和BUST等大型仪器的中微子和μ子的观测结果进行比较，以设定中微子相对于光速的分数超额速度的限制为$\sim10^{-13}$。我们还表明，向下和向上移动的中微子在不同角度的光谱强度的比例构成了一个诊断专门的Cohen-Eschhow过程，这可能是在冰立方数据集搜索。最后，我们总结了几点意见，包括与这些测试的改进时，明确的GZK中微子的信号将被观察到。
2012-06-27 astro-ph.HE hep-ph
An explanation of the muon puzzle of ultrahigh-energy cosmic rays and the role of the Forward Physics Facility for model improvement
我们调查观察到的μ介子赤字的空气簇射模拟相比，超高能宇宙射线（UHECR）的数据。基于ALICE合作组在高能强子碰撞中观测到的奇异产生增强现象，我们认为伴随的$π\leftrightarrow K$交换是通过其对簇射发展的影响来解决μ子异常的关键.我们根据$π\leftrightarrow K$交换概率$F_s$构造了一个玩具模型。我们提出了一个参数化的$F_s$的伪快度，可以容纳的UHECR数据。展望未来，我们探索潜在的战略模型改进使用大量的数据收集的LHC中微子探测器，如FASER $ν$和实验在前进物理设施。我们计算了相应的灵敏度$F_s$，并表明，这些实验将能够探测模型相空间。
2022-03-25 hep-ph
Probing QCD approach to thermal equilibrium with ultrahigh energy cosmic rays
皮埃尔·俄歇合作组织（Pierre Auger Collaboration）报告说，μ子的数量比预期的多出百分之几十，这是通过调整强子相互作用模型以适应大型强子对撞机数据而计算出来的。最近，我们提出了一个解释的μ介子过剩假设形成的退禁闭夸克物质（火球）状态的超相对论宇宙射线与空气核的中心碰撞。在其演化的第一阶段，火球包含胶子以及$u$和$d$夸克。非常高的重子化学势抑制胶子分裂成$u \bar u$和$d \bar d$，因此它们主要分裂成$s \bar s$对。在随后的强子化中，这导致了π介子和光子的强烈抑制，但允许重强子被发射出去，带走奇异性。以这种方式，强子与光子含量的极端不平衡提供了一种提高空气簇射的μ子含量的方法。在这篇文章中，我们研究了强子相互作用模型的理论系统学，该模型用于描述火球爆炸中产生的次级粒子的级联。我们研究的领导LHC调谐模型QGSJET II-04的俄歇分析中考虑的预测之一。
2018-11-19 astro-ph.HE hep-ph
The Puzzle of Muons in Extensive Air Showers
为了检验皮埃尔·俄歇天文台观测到的μ介子过剩，对原始质子、铁核和奇异夸克（假设的奇异夸克物质的稳定块）进行了详细的蒙特卡罗模拟。对于在宇宙射线初级通量中没有奇异介子贡献的普通核，我们得到的模拟结果与实验数据大致一致。我们的模拟表明，簇射观测量主要由强子相互作用模型的细节。
2019-02-26 astro-ph.HE hep-ph
Probing the energy spectrum of hadrons in proton air interactions at ultrahigh energies through the fluctuations of the muon content of extensive air showers
我们证明了广泛的空气簇射的μ介子含量的波动与超高能宇宙射线的第一次相互作用的变量的波动相关，这是从维持强子级联的强子所携带的能量的分数计算的。阵雨发展的后续阶段的影响被发现发挥了次主导作用。因此，μ子含量的“从”到"簇射“分布是对超过100 TeV质心能量的相互作用的强子能谱的直接探测。
2018-07-12 astro-ph.HE hep-ph
The Muon Puzzle in cosmic-ray induced air showers and its connection to the Large Hadron Collider
高能宇宙射线是通过探测地球大气层中产生的大范围空气簇射而间接观测到的。这些观测结果的解释依赖于精确的空气簇射物理模型，这是一个挑战，也是在极端条件下测试QCD的机会。空气簇射是强子级联，最终衰变为μ子。μ介子数是推断宇宙射线质量组成的关键观测值。用最先进的QCD模型进行的空气簇射模拟表明，相对于测量结果，μ子存在显著的缺陷，这被称为μ子之谜。这种差异的起源可以追溯到强子相互作用中次级粒子的组成。μ子的差异始于TeV尺度，这表明强子组成的这种变化在大型强子对撞机上是可以观察到的。LHC已经发现了一种可能解释这个谜团的效应，但需要用LHCb向前产生的强子以及未来的氧束数据来证实。
2022-04-04 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Muon Production in Relativistic Cosmic-Ray Interactions
能量高达$3\times10^{20}$ eV的宇宙射线已经被观测到。这些宇宙射线的核组成是未知的，但如果入射核是质子，那么相应的质心能量是$\sqrt{s_{nn}} = 700$ TeV。高能μ子可以用来探测这些入射原子核的组成。用深埋地下或冰下探测器测量了高能（$>$ 1 TeV）宇宙线感生μ子的能谱。这些μ子来自π介子和K介子衰变以及大气中的粲产生。地球上的实验对遥远的μ子最敏感，因此产生率对入射核中的高$x$部分子和氮/氧靶中的低$x$部分子敏感。μ子测量可以补充对撞机收集的中心粒子数据。本文将回顾μ子生产数据，并讨论一些非微扰（软）模型已被用来解释数据。我将展示MACRO宇宙射线空气簇射中TeV μ子横动量（$p_T$）谱的测量结果，并描述冰立方中微子天文台和拟议中的Km 3 Net探测器如何将这些测量扩展到更高的$p_T$区域，在那里微扰QCD应该适用。在1 km的$^2$表面积下，完整的IceCube探测器应在pQCD区域中使用$p_T$观测数百μ子/年。
2009-09-30 astro-ph.HE hep-ph nucl-ex
EeV neutrinos associated with UHECR sources
带电的π介子和μ介子的电磁能量损失抑制了预期的高能量，> 1 E18 eV，中微子从宇宙射线的能量源发射，> 1 E19 eV。在这里，我们表明，> 1 E19 eV的光子产生的中性π衰变在这样的源可能逃脱的来源，由于克莱因-西科抑制的对生产截面，并产生μ子对的相互作用与宇宙微波背景。μ子衰变中微子的通量，预计在时间和方向上与来自源的电磁辐射有关，可能达到瓦克斯曼-巴考尔界限的百分之几。它们的探测可以让我们直接识别出> 1 E19 eV宇宙射线的来源，并将提供对量子引力引起的洛伦兹破坏的最严格的约束。
2007-12-03 astro-ph astro-ph.HE hep-ph
Long-lived Staus from Cosmic Rays
高能宇宙射线与高层大气中的核子碰撞可能产生长寿命的重粒子。这样的粒子将非常具有穿透力，因为物质中的能量损失与质量成反比，并且可以从大天顶角到达像冰立方这样的中微子望远镜。在这里，我们研究这种可能性，并集中在长寿命的超对称模型与引力子LSP的状态。信号将是一对μ子样的平行轨道，沿着探测器分开50米。我们评估了μ子对的背景，并表明任何来自天顶角超过80度的事件都可以用宇宙射线产生这些重粒子来解释。
2007-05-25 astro-ph hep-ph
Over-abundant gamma-like signals around Solar disk shadows by twin bent and smeared muon and electron pairs secondaries, versus rare local TeV gamma
LHAASO望远镜阵列将观测太阳盘阴影周围由双弯曲和模糊的缪子和电子对次级粒子引起的过剩伽马类信号，与稀有局部TeV伽马进行区分。
2025-12-07 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Muon bundles as a sign of strangelets from the Universe
最近，欧洲核子研究中心的ALICE实验，在其专门的宇宙射线运行中，观察到非常高多重性的μ子束，从而证实了欧洲核子研究中心LEP时代（在CosmoLEP项目中）的类似发现。最初有人认为，它们显然来自质量很大的初级宇宙射线。我们提出了另一种可能性，认为最高多重性的μ子束是由奇异的，假设稳定的奇异夸克物质块渗透我们的宇宙。我们还讨论了额外推断它们的方向性的可能性，这可能是天体物理学的兴趣。发现了观测到的高多重数μ子束到达方向各向异性的重要证据，估计方向性表明它们可能来自河外。
2017-03-17 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Gamma Ray Astronomy with Muons
虽然伽马射线簇射是μ子贫乏的，但它们仍然产生大量的μ子，足以使GeV和TeV望远镜观察到的源也可以观察到μ子。对于具有硬伽马射线谱的源，与来自核子原色的μ子相比，来自伽马射线原色的μ子相对“增强”。所有高于光生阈值的簇射伽马射线都对μ子$N_μ$的数量有贡献，因此μ子的数量与初级伽马射线能量成比例。由于γ射线能量比μ子能量高50倍，γ射线产生μ子的概率约为1%，μ子探测器的探测效率只要有效面积大$10^4$，就可以与GeV卫星探测器相媲美。μ子必须有足够的能量来足够准确地重建其方向以进行天文学研究。相对较浅的中微子探测器，如AMANDA和贝加尔湖，以及伽马射线探测器，如MILAGRO，都能满足这些条件。另一方面，来自伽马射线原色的TeV μ子是罕见的，因为它们只由更高能量的伽马射线产生，其通量被源处通量的减少和星际光的吸收所抑制。我们表明，有一个窗口的机会μ子天文学与AMANDA，贝加尔湖和MILAGRO探测器。
1996-08-29 astro-ph hep-ph
Modeling high-energy cosmic ray induced terrestrial muon flux: A lookup table
在地质时间尺度上，地球很可能受到来自天体物理源的高能宇宙射线（HECR）的增加通量，这些天体物理源包括附近的超新星、伽马射线暴或银河系冲击。典型的宇宙射线能量可能比通常占主导地位的~ 1 GeV通量高得多。这些高能粒子撞击地球大气层，引发了广泛的空气淋浴。随着空气簇射传播得更深，它通过产生带电的次级粒子来电离大气。由于核相互作用而产生的μ子和热中子等次级粒子能够到达地面，增加辐射剂量。μ子占宇宙射线辐射剂量的85%。这种增加的剂量可能对生物圈有害。该机制在文献中已被广泛讨论，但从未被量化。在这里，我们已经开发了一个查找表，可以用来量化这种影响，通过建模地球μ介子通量从任何任意宇宙射线光谱与10 GeV - 1 PeV的原色。这将使我们能够计算来自一些天体物理来源的地球行星表面的辐射剂量。
2011-05-09 astro-ph.EP astro-ph.HE hep-ex
TeV Muons in Hadronic Showers
{}从对深地下探测器中多个μ子事件的研究中，有可能提取有关初级宇宙射线的光谱和成分的信息。在这项工作中，TeV μ子产生的一个给定的能量和天顶角的初级宇宙线的数量计算使用解析和montecarlo方法，为一个家庭的简化模型描述的性质的强子相互作用。讨论了在TeV μ子计算中强子截面知识的不确定性的影响。
1993-07-16 hep-ph
Neutrons and antiprotons in ultrahigh energy cosmic rays
考虑中子衰变的时间膨胀效应和GZK截止能量以上的π介子光生行为，分析了GZK截止能量附近的甚高能宇宙射线中的中子分数.我们预测一个非平凡的中子分数以上的GZK截止和一个可忽略的小中子分数以下。然而，在GZK截止点以下的高能宇宙射线中应该有一个大的反质子分数，在几个现有的模型中观察到的宇宙射线事件以上和附近的GZK截止点。如果没有中子的贡献，那么在初级核子宇宙射线与大气的碰撞中，这样大的反质子分数可以通过μ子电荷比$μ^+/μ^-$表现出来。建议利用μ子电荷比作为探测GZK截止附近或以下初级宇宙射线成分的信息之一。
2005-09-06 astro-ph hep-ex hep-ph
Probing Low-x QCD With Very High Energy Prompt Muons
我们探讨了利用提示μ介子通量在非常高的能量，以区别各种模型/参数化的强子截面相关的低x QCD行为的可能性。我们发现，对米技术用于测量高能量提示μ子可以非常有效地在这样的努力。作为副产品，它可以干净地探测预期在高能量下的初级宇宙射线成分的变化。
2006-12-31 astro-ph hep-ex hep-ph
Observing Ultra-High Energy Cosmic Rays with Smartphones
我们提出了一种新的方法来观察宇宙射线在超高能（$>10^{18}$ ~eV）通过重新利用现有的网络的智能手机作为地面探测器阵列。宇宙射线产生的大量空气簇射会产生μ子和高能光子，智能手机摄像头的CMOS传感器可以检测到它们。每个传感器的小尺寸和低效率通过大量的活动电话来补偿。我们表明，如果用户采用目标得到满足，这样的网络将在最高能量下具有显着的观测能力。
2015-10-22 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ph
Atmospheric neutrino flux and muon data
利用最新的初级宇宙射线和强子相互作用的数据，提出了一种新的中低能大气μ介子和中微子通量的一维计算方法。计算的μ子通量和CAPRICE 94 μ子实验数据之间的现有协议提供了一个证据，有利于我们描述的强子相互作用和簇射发展的有效性。这也支持我们的中微子通量基本上低于那些用于标准分析的亚GeV和多GeV中微子诱发事件在地下探测器。
2001-06-01 astro-ph hep-ex hep-ph
Strangelets in cosmic rays
最近出现了来自Cosmo-LEP项目的新数据，这次来自DELPHI探测器。它们基本上证实了ALEPH不久前报道的发现，即具有意外高多重性的μ子束的出现，到目前为止，这还不能用当今的模型来解释。我们认为，利用我们以前提出的论点，这一现象可以被看作是另一个候选人的存在，在通量的宇宙射线进入地球大气层的太空块或奇异夸克物质（SQM）的形式，所谓的奇异夸克。
2004-10-05 astro-ph hep-ph
Ultrahigh Energy Cosmic Rays and Prompt TeV Gamma Rays from Gamma Ray Bursts
伽马射线暴（GRB）被认为是能量高达$\gsim10^{20}\ev$的超高能宇宙线（UHECR）事件的一类{ \it可能}源。在伽玛射线暴源内加速的最高能量质子的同步辐射应产生高达TeV能量的伽马射线。在这里，我们简要地讨论了从在即将到来的ICECUBE μ子探测器在南极的伽玛暴中的质子同步辐射源的提示TeV γ射线的可探测性的角度对伽玛暴的能量学的影响。
2003-05-12 astro-ph hep-ph
Experimental Bounds on Deformed Muon Lifetime Dilation
本文利用CERN的Muon Storage Ring实验数据，首次对普朗克尺度引起的相对论时间膨胀修正建立了约束，并指出宇宙射线研究是验证该效应的理想领域，鼓励开展缪子寿命随能量变化的高精度测量。
2025-05-04 gr-qc hep-ph hep-th
Atmospheric muons and neutrinos
本文简要回顾了基于最新版本CORT程序和最新的初级宇宙射线和强子相互作用数据的大气μ介子和中微子通量计算。一组具有代表性的大气μ介子的动量低于1 TeV/c的数据的计算的比较。μ子通量的计算值与实验数据之间的总体一致性为强子相互作用和簇射发展的描述提供了证据。特别是，这支持低能量的大气中微子通量预测CORT基本上低于那些在目前的分析中使用的亚GeV和多GeV的中微子诱发事件在地下中微子探测器。
2002-05-01 astro-ph hep-ex hep-ph
