Reconstructing energy and Xmax of cosmic ray air showers using the radio lateral distribution measured with LOPES
位于卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）的数字射电干涉仪LOPES实验在探测MHz频率的大范围空气簇射的射电辐射方面取得了显著成果。本文利用LOPES观测的射电横向分布函数（LDF）的特征，对两个基本的空气簇射参数：初级能量和簇射Xmax进行了精确的重建。这里提出的方法已经开发（REAS 3-）模拟，并适用于LOPES测量。尽管在LOPES站点存在很高的人为噪声，但可以重建单个事件的能量和Xmax。一方面，能量分辨率是有希望的，可以与位于同一地点的KASCADE-Grande实验的能量分辨率相媲美。另一方面，用分辨率为90 g/cm 2的LOPES测量重建Xmax值。预测在具有较低人为噪声水平的区域中，Xmax的精度优于30 g/cm 2。
2013-07-31 astro-ph.HE astro-ph.IM
Time Calibration of the Radio Air Shower Array LOPES
LOPES是由30个校准偶极天线组成的数字读出天线阵列。它位于卡尔斯鲁厄研究中心的KASCADE-Grande实验场地，测量40至80兆赫频带内宇宙射线空气簇射的无线电发射。LOPES由KASCADE触发，并使用KASCADE重建的簇射轴作为分析无线电脉冲的输入。因此，当所有天线的信号被数字合并以形成进入簇射方向的波束时，LOPES作为干涉仪工作。为了对无线电信号的相干性敏感，需要精确到1 ns量级的精确时间校准。因此，有必要知道每个天线的延迟，这是时间和频率相关的。在分析中进行几次校准测量以纠正这种延迟：通过记录在已知时间发射的测试脉冲，定期测量每个天线的群延迟（大约每年一次）。此外，通过所谓的相位校准方法连续监测延迟：信标（偶极天线）连续发射63.5 MHz和68.1 MHz的两个正弦波。由此，可以在无线电事件的后续分析中将延迟的变化检测为这些频率处的相位的变化。最后，模拟电子器件的色散已被测量，以考虑延迟的频率依赖性。
2009-07-17 astro-ph.HE astro-ph.IM
LOPES-3D, an antenna array for full signal detection of air-shower radio emission
为了更好地了解大面积空气簇射发射的无线电信号，并进一步发展高能宇宙射线的无线电探测技术，LOPES实验被改装为LOPES-3D。LOPES-3D能够测量宇宙射线空气簇射的无线电发射的电场的所有三个矢量分量。对垂直分量的额外测量应该会提高方向和能量等初级宇宙线参数的重建精度，提高对倾斜簇射的灵敏度，并将有助于验证大气中发射机制的模拟。LOPES-3D将评估矢量测量在大规模应用中的可行性。为了直接测量所有三个电场分量，部署了定制的天线类型（三极）。天线类型的变化需要新的前置放大器和整体重新校准。给出了系统的重构和标定过程，并证明了LOPES-3D的可操作性。
2013-03-27 astro-ph.HE astro-ph.IM
Final results of the LOPES radio interferometer for cosmic-ray air showers
LOPES是LOFAR原型站，是2003 - 2013年在卡斯卡德-格兰德实验范围内运行的宇宙射线空气簇射天线阵列。同时，分析工作也已完成，LOPES观测到的空气簇射事件数据已在KASCADE宇宙线数据中心（KCDC）开放获取。本文旨在提供一个总结的成就，结果和经验教训，从LOPES。通过数字干涉波束形成，在卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）的无线电嘈杂环境中探测空气簇射成为可能。作为原型实验，LOPES测试了几种天线类型，阵列配置和校准技术，并开创了用于重建最重要的淋浴参数的分析方法，即，到达方向，能量，和质量相关的可观测量，如簇射极大值的位置。除了回顾和更新以前发表的结果，我们还提出了新的结果的基础上，包括所有已知的仪器性能的端到端的模拟。为此，我们将探测器响应应用于使用Corsika的CoREAS扩展模拟的无线电信号，并以与测量数据相同的方式对其进行分析。因此，我们能够比以前更准确地研究检测器的性能，包括一些以前无法访问的功能，如噪声对干涉互相关光束的影响。这些结果导致了几个改进，这是记录在本文中，可以提供有用的输入，为未来的宇宙射线实验的设计基础上的数字无线电探测技术。
2021-02-07 astro-ph.HE astro-ph.IM
Investigation of the radio wavefront of air showers with LOPES measurements and CoREAS simulations (ARENA 2014)
利用LOPES观测和COREAS模拟研究了宇宙线空气簇射的射电波前：波前近似为双曲线形，其陡度对簇射极大值敏感。在这项研究中，我们使用了316个事件的能量高于0.1 EeV和天顶距低于$45^\circ$测量的LOPES实验。LOPES是一个数字无线电干涉仪，由30个天线组成，面积约为200米x200米，海拔110米。由KASCADE-Grande触发，LOPES测量了43和74 MHz之间的无线电发射，我们的分析可能只适用于这种情况。此外，我们使用了为每个事件进行的CoREAS模拟，这些模拟显示了比高背景测量更清晰的结果。我们的结果的详细描述可在我们最近发表在JCAP 09（2014）025上的论文中获得。本程序包含一个概要，并侧重于一些其他方面，例如，波阵面的不对称性：根据CoREAS模拟，波阵面略微不对称，但比无线电振幅的横向分布弱得多。
2015-07-28 astro-ph.HE astro-ph.IM
Reconstruction of the energy and depth of maximum of cosmic-ray air-showers from LOPES radio measurements
LOPES是位于德国卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）的数字无线电干涉仪，它测量与KASCADE-Grande一致的MHz频率的广泛空气簇射的无线电发射。在这篇文章中，我们探讨了一种方法（斜率法），利用测量的无线电横向分布的斜率重建的主要属性的宇宙射线。首先，我们在纯模拟的基础上对该方法进行了研究。其次，我们直接将斜率法应用于LOPES测量。应用斜率法进行模拟，我们得到重建的能量和簇射最大深度Xmax的不确定性分别为13%和50 g/cm ^2。将其应用于LOPES测量，我们能够重建单个事件的能量和Xmax，其精度上限为初级能量的20-25%和Xmax的95 g/cm ^2，尽管在LOPES站点存在强烈的人为噪声。
2014-08-11 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
LOPES 3D -- studies on the benefits of EAS-radio measurements with vertically aligned antennas
LOPES实验是在德国卡尔斯鲁厄现有的空气簇射阵列KASCADE-Grande上建造的无线电干涉仪。LOPES的最后一种配置被称为LOPES 3D，由十个三极天线组成。这些天线中的每一个都由三个交叉的偶极子组成，东西向，南北向，垂直排列。有了这个，LOPES 3D有独特的可能性来研究在良好理解和校准的粒子探测器阵列KASCADE-Grande的环境中使用垂直对齐天线进行测量的好处。利用三个空间重合天线的测量允许电场矢量的冗余重建。开发和测试了几种利用冗余的方法。此外，在LOPES中，第一次可以研究偏振和方向相关的背景噪声。使用LOPES 3D可以证明，当包括垂直排列天线的测量时，无线电探测对于倾斜簇射达到更高的效率，并且垂直分量对于倾斜簇射的测量变得更加重要。在这篇文章中，我们讨论了三个冗余重建电场矢量的最佳组合的加权方案。此外，我们讨论了这些加权方案的影响，重建空气淋浴使用无线电方法的能力。我们展示了倾斜阵雨的无线电效率的估计，重点是垂直排列的天线测量的好处，我们提出了在不同的极化方向相关的噪声。
2022-08-31 astro-ph.HE astro-ph.IM
Cosmic Ray Measurements with LOPES: Status and Recent Results (ARENA 2012)
LOPES是德国卡尔斯鲁厄理工学院的一个数字天线阵列，用于宇宙射线气簇测量。LOPES由位于同一地点的KASCADE-Grande空气簇射阵列触发，通过数字无线电干涉测量法检测空气簇射的无线电发射。我们总结了LOPES的现状和最近的结果。特别是，我们提出了一个更新的重建的基础上的近500个事件以上100 PeV的初级粒子的属性。使用LOPES，可以以至少0.65°的精度重建到达方向，并且以至少20%的精度重建能量，然而，这不包括绝对能量尺度上的系统不确定性。对于许多粒子和天体物理学问题来说，重建簇射最大值的大气深度Xmax是很重要的，因为它可以提供关于初级粒子类型及其与大气相互作用的信息。最近，我们发现的实验证据表明，无线电横向分布的斜率确实是敏感的纵向发展的空气淋浴，但不幸的是，Xmax精度在LOPES是有限的高水平的人为无线电背景。尽管如此，开发的方法可以转移到下一代实验具有较低的背景，这应该提供一个Xmax精度竞争其他检测技术。
2013-01-11 astro-ph.HE astro-ph.IM
A comparison of the cosmic-ray energy scales of Tunka-133 and KASCADE-Grande via their radio extensions Tunka-Rex and LOPES
无线电技术是一种很有前途的方法，用于探测能量在$100\,$ PeV附近或更高的宇宙线空气簇射。由于无线电信号的幅度可以绝对测量，并且随着簇射能量的增加而增加，因此无线电测量可以用于确定绝对尺度上的空气簇射能量。我们表明，校准测量的无线电探测器操作的主机实验测量空气淋浴的基础上，其他技术的一致性，可用于比较这些主机实验的能量尺度。使用两种方法，首先通过直接的振幅测量，第二，通过比较测量与空气淋浴模拟，我们比较的能量尺度的空气淋浴实验通卡-133和KASCADE-格兰德，使用他们的无线电扩展，通卡-雷克斯和LOPES，分别。由于Tunka-Rex和LOPES使用相同的参考源实现了一致的幅度校准，这种比较达到了大约$10\,\%$的精度-受到LOPES的一些缺点的限制，LOPES是用于空气簇射的数字无线电技术的原型实验。特别是，我们表明，独立校准的实验KASCADE-Grande和Tunka-133的宇宙射线测量的能量尺度是一致的，彼此在这个水平上。
2016-10-27 astro-ph.HE astro-ph.IM
Investigation on the energy and mass composition of cosmic rays using LOPES radio data
本文利用射电横向分布函数的特点，探讨了对质量成分的敏感性以及对一次粒子能量的重构。为了分析的目的，用最新的CoREAS无线电模拟代码再现了LOPES实验测量的一组事件。基于模拟预测，开发了一种利用无线电横向分布函数的斜率的方法（斜率法），并直接应用于测量。因此，提出了利用无线电数据重建宇宙线空气簇射的簇射最大值的能量和深度并实现相对较小的不确定性的可能性。
2013-09-10 astro-ph.HE
Improved absolute calibration of LOPES measurements and its impact on the comparison with REAS 3.11 and CoREAS simulations
LOPES是一个数字天线阵列，用于探测宇宙射线空气簇射的无线电发射。使用外部商业参考源完成测量的绝对幅度标度的校准，该参考源发射具有定义幅度的频率梳。最近，我们得到了改进的参考值的参考源，这显着改变了绝对校准的LOPES的制造商。我们重新分析了以前发表的LOPES测量，研究了改变校准的影响。主要影响是LOPES振幅标度整体降低了$2.6 \pm 0.2$，影响了所有先前公布的电场强度测量值。这导致发表在Astroparticle Physics 50-52（2013）76-91的论文“Comparing LOPES measurements of air-shower radio emission with REAS 3.11 and CoREAS simulations”的结论发生重大变化：经过修订的校准，LOPES测量现在与CoREAS模拟兼容，但与REAS 3.11模拟紧张。由于CoREAS是最新版本的模拟代码，结合了当前关于空气簇射无线电发射的知识，这一新结果表明，当前模拟的绝对振幅预测现在与实验数据一致。
2015-12-18 astro-ph.HE astro-ph.IM
Comparison of LOPES data and CoREAS simulations using a full detector simulation (ICRC2013)
德国卡尔斯鲁厄理工学院的LOPES实验已经测量空气簇射的无线电发射近10年。为了更好地了解排放过程，有必要将数据与模拟进行详细比较。这是可能的，使用新开发的探测器模拟，包括所有LOPES探测器组件。在通过该完整检测器模拟传播模拟事件之后，写入类似于标准LOPES的事件文件。LOPES数据和COREAS模拟可以被同等对待，相同的分析软件可以应用于两者。这提供了直接比较数据和模拟的机会。此外，标准分析软件可以用于模拟，从而可以检查空气簇射参数重建的准确性。我们指出的优点，并提出使用这样一个完整的LOPES探测器模拟的第一个结果。LOPES数据和Monte Carlo代码CoREAS的基础上使用这种探测器模拟分析的比较。
2013-08-12 astro-ph.HE astro-ph.IM
LOPES 3D reconfiguration and first measurements
高能宇宙射线的无线电探测技术是基于带电粒子在大气簇射中由于地球磁场的偏转而发出的无线电信号。德国卡尔斯鲁厄理工学院的LOPES实验以其简单的偶极子为这项技术的复兴做出了重大贡献。LOPES的工作频率范围为40至80兆赫，并进行了多次改装，以改进和进一步发展无线电探测技术。在目前的设置LOPES由10个三极天线，测量完整的电场矢量的无线电发射从宇宙射线。LOPES是第一个同时测量所有三个矢量分量的实验，从而获得关于电场矢量的全部信息，而不仅仅是二维投影。这样的设置，包括垂直电场分量的测量，预计将增加倾斜的淋浴的灵敏度，并有助于推进发射机制的理解。我们提出的LOPES 3D的重新配置和校准程序，并讨论了第一次测量。
2013-03-28 astro-ph.HE astro-ph.IM
REAS3: A revised implementation of the geosynchrotron model for radio emission from air showers
在过去几年中，经常使用免费提供的蒙特卡洛代码REAS与数据进行比较，该代码根据地球同步加速器模型模拟空气簇射的无线电发射。然而，在以前的代码版本中，由于空气簇射中带电粒子数量的变化而产生的发射没有考虑在内。在下面的文章中，我们将通过纳入“终点贡献”来展示REAS 3中这些排放贡献的实施情况，并讨论通过此次修订获得的REAS预测的变化。描述辐射过程的基础是一个通用的描述，这是通过使用的终点配方。因此，REAS 3不仅模拟了纯地磁辐射，而且模拟了由于空气簇射中净电荷过剩的变化而产生的辐射，而与地球的磁场无关。此外，我们提出了横向分布的LOPES数据与REAS 3模拟分布的比较。结果表明，REAS3模拟结果与实测数据吻合较好。
2010-09-10 astro-ph.HE
The wavefront of the radio signal emitted by cosmic ray air showers
通过对300多个能量大于$10^{17}\,$ eV、天顶角小于$45^\circ$的观测事件的LOPES天线阵测量和相应的CoREAS模拟分析，发现宇宙线空气簇射的射电波前近似为双曲线型。模拟预测朝向东方的波前比朝向西方的波前稍陡，但这种不对称性相对于LOPES的测量不确定性可以忽略不计。在轴距离$\gtrsim 50\,$ m处，波前可以由简单的圆锥近似。根据模拟，锥角与簇射最大值明显相关。因此，我们确认早期的预测，到达时间测量可以用来研究纵向淋浴的发展，但现在使用一个现实的波前。此外，我们表明，双曲波前与我们的测量是兼容的，我们提出了几个实验表明，锥角确实是敏感的簇射发展。因此，波前可用于统计研究超高能宇宙射线的主要成分。在LOPES，实验获得的簇射最大值的精度受到测量不确定度的限制，约为$140\,$ g/cm $^2$。但模拟表明，在更好的条件下，这种方法可能会产生一个准确的大气深度的簇射最大值，$X_\mathrm{max}$，优于$30\,$ g/cm $^2$。这将与已建立的空气荧光和空气切伦科夫技术竞争，其中无线电技术提供了显著更高的占空比的优势。最后，双曲波前可以用于更准确地重建簇射几何形状，这也可能允许更好地重建所有其他簇射参数。
2014-08-07 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Thunderstorm Observations by Air-Shower Radio Antenna Arrays
相对论性的带电粒子存在于广泛的空气簇射中，导致无线电脉冲的相干发射，测量这些无线电脉冲以识别引发高能宇宙射线的簇射。特别是在雷暴期间，大气中存在额外的强电场，这可以导致带电粒子的进一步增殖和加速，从而影响无线电发射的形式和强度。为了通过测量的无线电信号可靠地重建初级宇宙线的能量，了解电场如何影响无线电发射是非常重要的。此外，雷击是宽带无线电发射的一个主要来源，在很长的距离上都是可见的。一方面，这导致难以检测低得多的空气簇射信号。另一方面，记录的信号可用于研究闪电发展的特征。利用德国卡尔斯鲁厄的LOPES实验研究了射电辐射对宇宙射线的探测以及强电场对这种探测技术的影响。闪电是否是由高能宇宙线空气簇射最大值时的高电子密度引发的这一重要问题也得到了研究，但LOPES不能回答。但是，这些调查显示EAS无线电天线阵列的闪电研究的能力。我们报告的LOPES测量的雷暴期间采取的空气阵雨的无线电信号的研究，并给出一个简短的展望，致力于寻找闪电和宇宙射线的相关性的新的测量。
2013-03-28 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
Overview of MHz air shower radio experiments and results
在本文中，我提出了一个审查的主要结果，在过去的10年中，在宇宙射线的空气簇射在MHz范围内的无线电探测领域。所有实验的所有结果都不能在这里报告，所以我将更多地关注结果而不是实验本身。现代实验始于2003年，使用CODALEMA和LOPES。2006年，小型自主原型装置安装在皮埃尔俄歇天文台，以帮助设计俄歇工程无线电阵列（AERA）。我们将讨论无线电数据分析和确定初级宇宙射线特征的主要方面：到达方向、电场的横向分布、与初级能量的相关性、发射机制和对宇宙射线成分的敏感性。
2013-02-12 astro-ph.HE astro-ph.IM
Radio emission from Air Showers. Comparison of theoretical approaches
虽然用于探测超高能宇宙射线（UHECR）的荧光和地面计数器技术已经发展了几十年，但在20世纪60年代的初步实验之后，对射电探测的兴趣减弱了。因此，荧光和表面阵列技术今天更加成熟，提供了更可靠的测量初级宇宙粒子的能量，化学成分和非弹性截面。无线电技术的优点是100%的占空比和较低的部署和运营成本。因此，无线电技术可以大大补充荧光和地面阵列探测，也可以独立工作。随着ANITA气球探测器观测UHECR以及LOPES、CODALEMA和其他地面无线电探测器的成功，无线电技术近年来得到了显著的推动。为了从射电观测中获得初级宇宙线粒子的能量和其他参数，需要可靠的蒙特卡罗（MC）模拟。近年来，提出了几种MC技术，如ZHairesS和端点形式化。虽然它们似乎很好地再现了一些观察到的数据，但在某些条件下，不同方法之间存在分歧。在这项工作中，我们从麦克斯韦方程推导出这些方法，并证明他们的身份在一定条件下，以及讨论其适用性的UHECR空气淋浴和SLAC的拟议实验。
2013-03-13 astro-ph.HE
Mass sensitivity in the radio lateral distribution function
测量超高能宇宙射线的质量成分是宇宙射线领域的主要任务之一。在这里，我们正在探索的成分签名的相干电磁辐射从广泛的空气淋浴，检测在MHz的频率范围。成功探测40-80 MHz频段无线电事件的实验之一是KIT的LOPES实验。它是一个数字干涉仪天线阵，具有与粒子探测器阵列KASCADE-Grande重合的重要优势。一种可能的方法来看看无线电数据中的成分签名，通过模拟预测，涉及无线电横向分布函数，因为它的斜率与Xmax密切相关。最近REAS 3模拟和LOPES数据之间的比较表明，在横向分布函数的协议显着改善，因此，通过斜率法对可能的LOPES质量签名的分析是有希望的。为了重现真实的情况，质子和铁簇是用REAS 3模拟使用LOPES选择信息作为输入参数。对所得到的无线电横向分布斜率进行了详细的分析。横向斜率法来看看在无线电数据中的成分签名这里示出和LOPES数据中的质量组成的可能的签名进行了讨论。
2013-07-31 astro-ph.HE astro-ph.IM
Revised absolute amplitude calibration of the LOPES experiment
LOPES实验的主要目的之一是评估空气簇射无线电信号的绝对幅度。这是特别令人感兴趣的，因为无线电技术提供了一个独立的和高度精确的测定宇宙射线的能量标度的基础上从蒙特卡罗模拟的信号预测的可能性。为了校准由LOPES测量的振幅，我们使用了外部源。先前对LOPES测量和CoREAS预测的无线电信号幅度模拟的比较显示了两个因素的差异。制造商最近对参考校准源进行了重新测量，现在对自由场进行了重新测量。更新后的校准值导致LOPES测量的重建电场降低了$2.6 \pm 0.2$，因此与CoREAS模拟的一致性明显更好。我们讨论了更新的校准及其对LOPES分析结果的影响。
2015-08-14 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Experimental evidence for the sensitivity of the air-shower radio signal to the longitudinal shower development
我们观察到的无线电横向分布的斜率之间的相关性，和59个单独的宇宙射线空气簇射事件的平均μ介子赝快度。无线电横向分布测量LOPES，一个数字无线电干涉仪与多探测器空气簇射阵列KASCADE-Grande，其中包括一个μ子跟踪探测器位于同一地点。实验证明射电测量对宇宙线空气簇射的纵向发展是敏感的。这是将射电阵列用于超高能粒子物理学和天体物理学的主要先决条件之一。
2012-03-18 astro-ph.HE astro-ph.IM
Status of air-shower measurements with sparse radio arrays (ARENA 2016)
假设读者已经熟悉宇宙线空气簇射的原理，本论文摘要给出了宇宙线空气簇射的无线电技术的现状和未决问题。它包括了本次会议上没有出现的选定实验的最新结果，例如，LOPES和TREND。目前的无线电阵列，如AERA或通卡-雷克斯，已经证明，在合理的成本下，天线间距为200米的情况下，可以对几平方公里的区域进行测量。对于初级粒子的能量，这种稀疏的天线阵列已经可以在绝对精度上与其他精确技术竞争，例如空气荧光或空气切伦科夫光的检测。随着天线校准的进一步改进，无线电检测可能变得更加准确。对于簇射最大值的大气深度Xmax，目前只有密集阵列LOFAR具有与荧光技术相似的精度，但Xmax的射电测量的分析方法仍在开发中。此外，无线电和μ子测量的结合预计将提高质量组成的准确性，这种全天候的记录并不像光探测方法那样局限于晴朗的夜晚。因此，无线电天线将是一个有价值的附加任何空气淋浴阵列的目标是超过100 PeV的能量范围。
2017-01-31 astro-ph.HE astro-ph.IM
New method for the time calibration of an interferometric radio antenna array
数字无线电天线阵，如LOPES（LOFAR PrototypE Station），通过大气广泛的空气簇射的无线电发射来探测高能宇宙射线。LOPES是放置在德国卡尔斯鲁厄理工学院的KASCADE-Grande实验中的偶极天线阵列。天线被数字化组合，通过形成进入空气簇射到达方向的波束来构建无线电干涉仪，这允许即使在单个天线中的低信噪比下也进行测量。该技术需要精确的时间校准。几个校准步骤的组合用于实现约1 ns的必要授时精度。测量设置的群延迟，在随后的数据分析中校正这些延迟（色散）的频率依赖性，并监测延迟随时间的变化。我们使用一个发射参考天线，一个信标，它以已知的频率连续发射正弦波。通过测量信标频率处的相位，可以在每个记录的事件处检测和校正天线之间的相对延迟的变化。
2010-02-25 astro-ph.HE astro-ph.IM
Radio detection of Cosmic-Ray Air Showers and High-Energy Neutrinos
本文介绍了粒子级联的射电辐射，概述了各种实验，并解释了空气簇射特性的射电测量方法。最后讨论了射电技术在高能天体粒子物理中的应用前景。由于数字无线电实验的成功运作，以及对发射的定量理解的提高，无线电探测又回到了广泛的空气簇射的有前途的技术名单上。无线电探测器的阈值约为100 PeV，对研究最高能量的银河宇宙射线和所有类型的超高能河外粒子特别有用。LOPES、CODALEMA、AERA、LOFAR和Tunka-Rex等各种天线阵列已经表明，无线电测量可以与其他技术在精度上竞争，特别是在到达方向、能量和簇射最大值的位置方面。无线电技术的科学潜力似乎在与粒子探测器结合时达到最大，这增加了空气簇射测量的总精度。这对于更好地分离不同的初级粒子（如伽马射线光子、中微子或不同类型的原子核）至关重要。除了空气簇射外，无线电技术还可用于稠密介质中的粒子级联。ARA、ARIANNA和ANITA等几个开创性的实验目前正在寻找由冰中的超高能中微子引起的级联。此外，未来的几个项目将同时针对高能宇宙射线和中微子。SKA将在月球风化层中搜寻中微子和宇宙射线引发的级联，并为空气簇射测量提供前所未有的细节。最后，像GRAND、SWORD或EVA这样具有巨大曝光量的无线电探测器正在被考虑用于研究最高能量的宇宙射线和中微子。
2017-01-03 astro-ph.HE astro-ph.IM
Overview on the Tunka-Rex antenna array for cosmic-ray air showers (ICRC 2017)
通卡-雷克斯是一个$3\,$ km的$^2$大型天线阵，用于西伯利亚靠近贝加尔湖的TAIGA天文台的宇宙射线空气簇射。2016年秋季，通卡-雷克斯已经扩展到总共63个站，每个站都配备了SALLA天线，用于在$30-80\,$ MHz频段内运行的两个极化方向。所有的天线站都由现场的其他宇宙射线探测器触发，即，通卡-雷克斯与通卡-格兰德闪烁探测器阵列同时运行，并在晴朗的夜晚与通卡-133非成像空气-切伦科夫阵列同时运行。与以前的测量相比，白天和恶劣天气的触发使年暴露量增加了一个数量级，预计更高密度的天线将提高准确性-特别是宇宙射线质量组成。除了通卡-雷克斯的地位和潜力的概述最近发表的结果将被提交：通过比较无线电和空气切伦科夫信号相同的空气阵雨，通卡-雷克斯精度最重要的淋浴参数已被确定。方向精度约为$1^\circ$，对于高质量事件，簇射极大值深度精度$X_\mathrm{max}$优于$40\,$ g/cm $^2$，能量精度优于$15\,\%$。当使用Tunka-133测量的簇射几何形状时，甚至可以仅使用单个天线站来粗略估计簇射能量和$X_\mathrm{max}$。此外，通过使用完全相同的外部校准源的天线在LOPES实验中，我们已经表明，不同的空气簇射阵列的绝对能量尺度可以相互比较在$10\,\%$精度。因此，Tunka-Rex将提高TAIGA对能量高于$0.1\,$ EeV的宇宙…
2017-08-02 astro-ph.HE astro-ph.IM
On noise treatment in radio measurements of cosmic ray air showers
精确测量宇宙射线空气簇射的无线电发射需要对噪声进行适当的处理。与粒子物理学中通常的实验不同，在粒子物理学中，噪声总是增加信号，无线电噪声原则上可以减少或增加信号，如果它偶然发生破坏性或建设性干扰的话。因此，不能简单地从信号中减去噪声，必须仔细研究它对无线电脉冲幅度和时间测量的影响。首先，噪声必须与无线电信号的定义一致地确定，无线电信号的定义通常是无线电脉冲的最大场强。其次，在单个天线上的无线电脉冲测量的噪声的平均影响进行了研究LOPES。它示出了一个正确的处理噪声是特别重要的，在低的信噪比：噪声可以是脉冲高度和时间测量的不确定性的主要来源，它可以系统地平坦的横向分布的斜率。该方法也可推广到其它宇宙射线和中微子的射电和声学探测实验中。
2010-09-17 astro-ph.HE astro-ph.IM
Tunka-Rex: Status, Plans, and Recent Results (ARENA 2016)
Tunka-Rex是西伯利亚TAIGA设施（Tunka宇宙射线物理学和伽马天文学先进仪器）的Tunka射电扩展，最近已扩展到总数为63个SALLA天线，其中大多数分布在一平方公里的面积上。在运作的最初几年，通卡-雷克斯完全由位于同一地点的通卡-133空中切伦科夫阵列触发。两个探测器测量结果的相关性提供了直接的实验证据，表明无线电阵列可以测量簇射最大值的位置。到目前为止达到的精度为40 g/cm ^2，并且正在研究几种方法上的改进。此外，Tunka-Rex和Tunka-133的交叉比较表明，Tunka-Rex的能量重建精度为15%，包括绝对能量标度在内的总精度为20%。通过对Tunka-Rex和LOPES使用完全相同的校准源，可以更准确地比较其宿主实验Tunka-133和KASCADE-Grande的能量尺度，剩余的不确定度约为10%。通卡-雷克斯今后几年的主要目标是研究能量范围在100 PeV以上的宇宙射线质量组成：为此目的，通卡-雷克斯现在也在白天由通卡-格兰德粒子探测器阵列触发，该阵列具有用于电子和μ子探测的地面和地下发射器。
2017-01-31 astro-ph.HE astro-ph.IM
