A Bayesian self-clustering analysis of the highest energy cosmic rays detected by the Pierre Auger Observatory
宇宙射线（CR）是流入太阳系并到达地球的质子和原子核，能量高达~10^21 eV。E >~ 10^19 eV的超高能宇宙射线（UHECR）的来源仍然未知，尽管有理论上的理由认为至少有一些来自活动星系核（AGN）。评估不同假设的一种方法是通过分析UHECR的到达方向，特别是它们的自聚类。我们已经开发了一个完全贝叶斯方法来分析球上的点的自聚类，我们将其应用于UHECR到达方向。该分析是基于一个多步骤的方法，使贝叶斯模型比较的情况下，弱先验信息的应用程序。我们已经将这种方法应用于皮埃尔俄歇天文台（PAO）记录的69个最高能量事件，这是目前最大的UHECR数据集。我们没有检测到自聚，但模拟表明，这是一致的活动星系核来源的模型，为这个规模的数据集。几百个UHECR的数据集足以检测活动星系核模型中的聚集。预计今后的实验，如日本实验舱极端宇宙空间观测站（JEM-EUSO）将产生这种量级的样品。
2014-08-01 astro-ph.HE astro-ph.IM
Indications of Negative Evolution for the Sources of the Highest Energy Cosmic Rays
利用最近对最高能量宇宙射线的光谱和化学成分的测量，我们考虑了这些粒子的来源。我们发现，数据强烈倾向于超高能宇宙射线源注入主要是中等质量的核，相对较少的质子或重核，如铁或硅的模型。如果每一个共动体积中的源的数密度不随红移而变化，那么注入的光谱必须是非常硬的（$α\simeq 1$），以便与在地球上观测到的光谱相吻合。这样一个硬谱指数将是令人惊讶的，并且在理论上难以适应。相反，更软的光谱指数，与费米加速（$α\simeq 2$）的预测一致，在负源演化的模型中更受欢迎。由于这种理论偏见，这些观测结果有利于最高能量宇宙射线源优先位于低红移宇宙内的模型。
2015-09-10 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
On the chemical composition of cosmic rays of highest energy
我们提出的论点，旨在调和明显矛盾的结果有关的化学成分的最高能量的宇宙射线，最近从俄歇和HiRes合作。特别地，我们认为俄歇实验所观测到的簇射极大值分布的平均值和均方根起伏的能量依赖性并不一定是由初级宇宙射线核成分的变化引起的。也可能是由于叶栅中第一个相互作用点的分布变化引起的。一个新的观察，这种影响被强烈抑制，提出和测试。
2011-06-08 astro-ph.HE hep-ph
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
Skymap for atmospheric muons at TeV energies measured in deep-sea neutrino telescope ANTARES
最近不同的实验提到已经观察到大尺度的宇宙线各向异性在TeV的能量，例如米拉格罗，西藏和超级神冈。对于这些能量，宇宙射线应该是接近各向同性的。任何对宇宙线各向异性的测量都可以提供一些关于宇宙线传播和起源的信息。虽然ANTARES中微子望远镜的主要目的是探测高能宇宙中微子，但探测器主要测量向下运动的μ子，这是宇宙射线在地球大气层中碰撞的衰变产物。本文介绍了ANTARES实验中第一年测量TeV能量下行大气μ介子的分析方法，当时最后12条谱线中有5条正在采集数据。
2009-08-06 astro-ph.HE astro-ph.IM
Further Evidence for an Increase of the Mean Mass of the Highest-Energy Cosmic-Rays with Energy
索科尔斯基和D_阿维尼翁最近报告了对各种测量的检验，这些测量与最高能量宇宙射线的质量组成如何随能量演化的问题有关。他们断言，从北半球到达的宇宙射线与从南半球到达的宇宙射线具有不同的质量组成，这意味着两个半球的高能宇宙射线源的多样性。如果这个结论是正确的，它将对宇宙射线起源理论产生深远的影响，并将影响未来项目的规划。因此，他们的主张值得仔细审查。在本文中，他们的分析进行了详细的审查，与判决是，证据的北/南差异是没有得到证明，一个结论支持的其他数据从北半球和南半球。然而，最重要的是，Sokolsky和D_Avignon的研究为皮埃尔·奥杰合作组织在2014年提出的宇宙射线的平均质量随着能量超过~3 E eV而增加的说法提供了期待已久的确认。
2021-12-13 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
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
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
Mass Composition Studies of the Highest Energy Cosmic Rays
确定最高能量宇宙射线的质量组成是宇宙射线实验中最大的挑战之一。最高能量的宇宙射线只能间接探测到，因为它们的通量非常低。使用大气作为大目标，空气荧光探测器能够追踪大气中广泛空气簇射的大小演变（簇射纵向剖面）。对探测到的纵向剖面的特征进行分析是目前提取有关初级宇宙射线质量组成的某些信息的最可靠方法。在这篇文章中，我将详细描述皮埃尔俄歇延伸率的研究，我将展示使用表面和荧光检测器信息作为单一分析的一部分进行质量组成研究的潜力。目前关于质量组成的数据的解释在很大程度上依赖于高能强子相互作用模型。使用标准的强子相互作用模型，数据表明，组合物变得更轻，约2 $\times$ 10 $^{18}$ $eV$和以上，它变得更重了。在2 $\times$ × 10 $^{18}$ $eV$的质量组成中的这种明显变化似乎与所观察到的能谱中的谱指数变化相关。
2009-01-22 astro-ph.HE
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
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
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
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
Which radio galaxies can make the highest-energy cosmic rays?
许多作者认为，皮埃尔俄歇天文台和其他宇宙射线望远镜探测到的超高能宇宙射线（UHECR）可能在射电星系的核、喷流或叶中被加速。在这里，我专注于随机加速度在叶。我的要求，他们加速质子的最高观测到的能量的地方限制的可观察到的属性的射电瓣，满足了相对较少的对象内的Greisen-Zat'sepin-Kuzmin（GZK）截止;如果UHECR是质子，并在射电瓣内加速，它们的来源可能是已知的和编目的射电星系。我的波瓣加速也意味着一个（电荷依赖）的上限能量的UHECR，可以以这种方式产生的，如果叶是占主导地位的加速器在当地的宇宙，如果UHECR主要是质子，我们不太可能看到宇宙射线的能量比我们已经观察到的高得多。我评论的可行性的随机加速机制和可能的组成宇宙射线以这种方式加速，根据我们目前的理解的内容的大规模瓣的射电星系，最后讨论的影响随机瓣加速宇宙射线天文学的未来。
2010-04-07 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
The Highest-Energy Cosmic Rays Cannot be Dominantly Protons from Steady Sources
观测到的大部分高能宇宙射线可能是轻元素或重元素，并且起源于稳定或短暂的源群。这给我们留下了四个一般类别的来源。能量需求对单个源的亮度设定了下限，而天空中粒子到达方向的分布对源数密度设定了下限。后一种约束取决于由于带电粒子在从源到地球的传播期间的磁偏转而导致的天空图中的角拖尾。我们对比这些限制与现有的发光稳定的物体在附近的宇宙调查的光度函数，并强烈约束的四类源模型，即稳定的质子源。在95%的置信水平下，排除了能量为$> 8\times 10^{19}\,$ eV的宇宙射线主要是来自稳定源的纯质子的可能性，前提是质子在飞行中经历小于$30^\circ$的磁偏转。
2016-10-25 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
AstroParticle Physics at the Highest Energies
最近的国际努力使我们更接近揭开宇宙射线起源的百年之谜。宇宙射线、伽马射线和中微子观测站正在达到必要的灵敏度，以研究最高能量的宇宙加速器，并开始使用宇宙粒子研究实验室能量以上的粒子相互作用。已知的伽马射线源的数量已经增加了几个数量级。可能的宇宙射线源已经缩小了与脚踝和GZK一样的光谱特征在最高能量的确认。中等能量宇宙射线到达方向分布的各向异性显示了银河系复杂的局部邻域。在最高能量下，粒子天文学的曙光仍然是具有挑战性的，而与成分有关的测量则指向成分的变化或宇宙射线在高能下的相互作用。要想清楚地解开中微子能量之谜，需要大量增加宇宙射线和中微子观测的统计数据。
2012-03-15 astro-ph.HE
Hunting for super-heavy dark matter with the highest-energy cosmic rays
在15年的数据采集中，皮埃尔俄歇天文台没有观测到超过$10^{11.3}$ GeV的事件。这一零结果转化为超高能宇宙射线通量的上限，意味着在90\%C. L时，$J (> 10^{11.3}$（GeV）$< 3.6 \times 10^{-5}$ km $^{-2}$ sr $^{-1}$ yr $^{-1}$。我们解释这个约束的极端能量光子起源于衰变超重暗物质（SHDM）的粒子聚集在星系晕的约束。有了这个约束，我们得到的强子衰变SHDM粒子的质量范围内，$10^{14} < M_X/ $ GeV $< 10^{15}$的寿命最强的下限。我们还探讨了未来NASA的POEMMA任务搜索SHDM信号的能力。
2019-05-01 astro-ph.HE hep-ph
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
Conclusions about properties of high-energy cosmic-rays drawn with limited recourse to hadronic models
要确定最高能量宇宙射线的能量和质量，就需要了解粒子相互作用的特征，其能量要超过大型强子对撞机所能达到的能量。对各种数据的模型预测的不足之处进行了总结，很明显，关于初级质量的坚定声明是不成熟的。尽管如此，我们还是可以从这些数据中得出关于高能宇宙射线起源的重要结论。本文献给我伟大的朋友和同事Jim Cronin，他于2016年8月25日突然去世，没有他，Auger协作就不会发生。
2016-10-28 astro-ph.HE
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
A Bayesian analysis of the 69 highest energy cosmic rays detected by the Pierre Auger Observatory
超高能宇宙射线（UHECR）的起源仍然是一个悬而未决的问题。已经进行了几次尝试，以交叉相关的UHECR的到达方向与目录的潜在来源，但没有明确的结论已经达成。我们报告的贝叶斯分析的69个事件从皮埃尔俄歇天文台（PAO），其目的是确定的部分UHECR起源于已知的活动星系核的Veron-Cety & Veron（VCV）目录，以及活动星系核检测的雨燕爆发警报望远镜（Swift-BAT），星系从2 MASS红移巡天（2 MRS），和额外的体积有限的样本17个附近的活动星系核。这项研究利用了一个多层次的贝叶斯模型的UHECR注入，传播和检测。我们发现，对于先验参数的合理范围，贝叶斯因子不支持纯各向同性模型。对于模型参数的置信值，我们报告了VCV、Swift-BAT和2 MRS星表以及17个活动星系核样本的68%可信区间，分别为0.09+0.05-0.04、0.25+0.09-0.08、0.24+0.12-0.10和0.08+0.04-0.03。
2016-01-11 astro-ph.HE
Update on tests of the Cen A neutron-emission model of highest energy cosmic rays
我们建议，从Cen A的中子发射占主导地位的宇宙射线天空中的光谱的高端。能够衰变的中子产生质子扩散前沿，而那些在衰变中幸存的中子在源的方向上产生尖峰。我们使用最近的数据报告的皮埃尔俄歇合作，规范化的注入光谱，并估计所需的亮度在宇宙射线。我们发现这样的光度L_{CR} ~ 5 x 10^{40} erg/s，比Cen A的热光度L_{bol} ~ 10^{43} erg/s小得多。我们计算了地球上观测者观测到的入射电流通量密度，并表明各向异性振幅与1σ水平的数据一致。无论潜在的源模型如何，我们的结果表明，经过十年的数据采集，皮埃尔俄歇天文台将能够测试我们的提议。
2011-08-13 astro-ph.HE hep-ph
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
Experimental/Observational Summary - Very High Energy Cosmic Rays and their Interactions
对所有能量的宇宙射线的观测一直在改进，统计数据更高，系统性更少。关于宇宙射线在银河系内和河外来源的起源，基本问题仍然存在，并且在超高能量下出现了新的谜题。一个关键的问题是确定基于空气簇射测量的元素组成。大型强子对撞机的加速器实验，在向前的方向和高相互作用能的全面测量，将大大减少空气簇射模拟的不确定性。超高能空气簇射可能揭示粒子相互作用的性质，其能量远远超出LHC的范围。
2010-10-19 astro-ph.HE
Binary neutron star mergers as the source of the highest energy cosmic rays
本文提出超高能宇宙射线源于双中子星并合，其引力驱动发电机产生的喷流因BNS质量范围狭窄而几乎相同，从而解释了UHECRs的狭窄刚度范围，并指出超100 EeV的UHECRs为$r$-过程核，且预测10 PeV以上中微子与引力波存在重合。
2025-02-13 astro-ph.HE hep-ph
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
Anomaly in the cosmic-ray energy spectrum at GeV-TeV energies
最近通过各种实验对宇宙射线的测量发现，宇宙射线的能谱在TeV区域比在GeV能量区域更硬。光谱硬化的起源还不清楚。在本文中，我们讨论了光谱硬化可能是由于与银河系中的老超新星遗迹有关的弱激波对宇宙射线的再加速效应。
2015-05-04 astro-ph.HE
The ubiquitous mechanism accelerating cosmic rays at all the energies
对银河系和星系团中加速宇宙射线的机制进行了鉴别和描述。宇宙射线的加速是一个纯粹的静电过程，它在星系团中的最大能量为$10^{23}$ eV。银河系的宇宙射线在遍布整个银河系的静电场中被加速，除了被星际和恒星等离子体屏蔽的有限区域，例如太阳系所占据的区域。证明了太阳系所在区域银河系宇宙辐射的能谱具有一个常数谱指数，其范围在2.64-2.68之间，银河系质子的最大能量为$3.0 \times 10^{19}$ eV。这些结果与实验数据的协议进行了详细讨论，并强调。维持银河系静电结构稳定的各种物理过程与产生银河系磁场的过程是相同的。因此，银河系磁场的强度，取向和方向进行了评估。计算结果与观测资料、光学资料和大部分射电天文资料进行了比较。观测到的磁场的强度、方位和方向与计算结果吻合得很好。
2021-09-09 astro-ph.HE
The possible feature of the energy spectrum of the primary cosmic rays at ultra-high energies
在雅库茨克阵列观测到的能量最大的广泛的空气簇射的能量已估计的帮助下，所有的探测器读数，而不是使用的标准程序与参数s（600）。在雅库茨克阵列观察到的最具能量的广泛空气簇射的能量恰好是200、200、180和165 EeV，每一个自由度的Xi**2函数值为0.9、1. 0.9相应地，初级质子和氦、氧和铁原子核为1.1。
2009-12-08 astro-ph.HE
The puzzle of composition of cosmic rays with energies (2-12.5) EeV according to muon detectors data of the Yakutsk EAS array
Yu.G. Shafer Institute of Cosmophysical Research and Aeronomy SB RAS（尤·格·沙费尔宇宙物理研究与地球化学研究所，俄罗斯科学院西伯利亚分院）
利用缪子相关方法研究(2-12.5) EeV能量范围内宇宙射线组成，发现四种不同来源的初级粒子组。
2026-03-04 astro-ph.HE
Centaurus A: the one extragalactic source of cosmic rays with energies above the knee
所有能量的宇宙射线的起源仍然不确定。在本文中，我们提出并探讨了一个天体物理方案，以产生宇宙射线的能量范围从低于$10^{15}$ $3 \times 10^{20}$ eV。我们在这里表明，只有我们的银河系和射电星系Cen A，每个都有自己的银河系宇宙射线粒子，但那些来自射电星系的能量被活跃的黑洞发出的喷流中的相对论激波推高，足以描述能量范围PeV到接近ZeV的最新数据。在这整个能量范围内的数据可从实验卡斯卡德，卡斯卡德-格兰德和皮埃尔俄歇天文台。这里计算出的能谱正确地再现了膝盖以外的测量光谱，与广泛持有的预期相反，不需要其他河外源人口来解释数据，即使在能量远低于一般截止预期在$6 \times 10^{19}$ eV，格赖森-扎采平-Kuzmin关闭由于与宇宙学微波背景的相互作用。我们提出了几个预测的源人口，宇宙射线的组成和传播到地球，可以在不久的将来进行测试。
2012-01-30 astro-ph.HE
Future ground arrays for ultrahigh-energy cosmic rays: recent updates and perspectives
超高能宇宙射线（UHECR）的起源和性质是粒子天体物理学和天文学中最令人感兴趣的谜团之一。两个最大的天文台，皮埃尔俄歇天文台和望远镜阵列实验，正在两个半球稳定地观测UHECR，以便更好地了解它们的起源和最高能量的相关加速机制。我们重点介绍他们的最新成果，包括正在进行的升级，AugerPrime和TAx4，然后解决下一代天文台的要求。我们分享最近的更新和未来的地面阵列的荧光探测器的前景，解决了大面积，低成本的探测器，适用于测量最高能量的宇宙射线与前所未有的孔径的属性的要求。
2018-10-15 astro-ph.HE hep-ex
Observation of Anisotropy in the Arrival Direction Distribution of Cosmic Rays above TeV Energies with Icecube
2009年5月至2010年5月，冰立方中微子探测器记录了320亿个大气μ子，这些μ子是由TeV能量范围内的宇宙射线产生的空气簇射产生的。有了这样高的统计样本，有可能在南半球首次观察到银河宇宙线各向异性的能量依赖性高达几百TeV。这项研究表明，相同的大规模的各向异性观察到的中位数能量约为20 TeV的是不存在于400 TeV;在400 TeV观察到的各向异性显示出实质性的差异，相对于在较低的能量。除了在20 TeV的强偶极子和四极矩的形式观察到的大规模的功能，数据包括几个局部区域的过剩和赤字的规模之间的10{ \degree }到30{ \degree }。在大尺度和小尺度上观察到的特征具有统计学意义，但它们的起源目前尚不清楚。
2011-10-10 astro-ph.HE
Acceleration and propagation of ultra high energy cosmic rays
我们回顾了最高能量宇宙射线的物理学。对它们的来源的发现，仍然是未知的，将揭示宇宙中最具活力的天体，并可能揭示粒子物理学标准模型之外的新物理学。我们讨论了这些高能粒子的传播细节，它们与天体物理光子背景和星系际磁场的相互作用，以及与它们的运输相关的次级宇宙成因粒子的产生。我们研究了不同的加速模型，回顾了可以激发宇宙射线直到最高能量的主要天体物理对象。考虑到所观察到的质量组成的不确定性，我们审查了两种替代方案的组成仅由质子或质子和较重的原子核，讨论了两种方案的来源，加速机制和生产的二次宇宙成因的伽马射线和中微子方面的后果。
2017-07-25 astro-ph.HE
First Detection of sub-PeV Diffuse Gamma Rays from the Galactic Disk: Evidence for Ubiquitous Galactic Cosmic Rays beyond PeV Energies
我们报告，第一次，期待已久的检测弥漫伽马射线的能量在100 TeV和1 PeV之间的银河系磁盘。特别是，除了已知的TeV伽马射线源之外，所有398 TeV以上的伽马射线都被观测到，并且与强子发射情景的预期一致，在强子发射情景中，伽马射线起源于通过质子与银河系中的星际介质相互作用产生的$π^0$的衰变。这有力地证明了宇宙射线在我们的银河系中被加速超过PeV能量，并在银河系盘上传播。
2021-05-17 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: A review
我们提出的主要结果的能量超过10 $^{18}$ eV的最高能量的宇宙射线的能量谱和组成的高分辨率蝇眼和南方俄歇天文台获得。目前的结果有些矛盾，并提出了关于这些粒子的起源和性质的有趣问题。
2010-11-08 astro-ph.HE
A Bayesian analysis of the 27 highest energy cosmic rays detected by the Pierre Auger Observatory
超高能宇宙射线（UHECR）可能是由活动星系核（AGN）产生的，但目前还没有确凿的证据证明这一假设。已经有几份报告指出了UHECR的到达方向与附近活动星系核的位置之间的相关性，其中最强的探测来自皮埃尔俄歇天文台（PAO）探测到的27个UHECR样本。然而，PAO结果是基于统计方法，该方法不仅忽略了一些相关信息（最明显的是UHECR到达能量，而且还忽略了到达方向上的一些信息），而且还涉及相关参数的一些有问题的微调。本文对2007年9月前收集的PAO数据进行了贝叶斯分析，发现在VCV星表中，有一部分UHECR起源于已知的活动星系核，其F_AGN = 0.15^（+0.10）_（-0.07）。尽管PAO-AGN的相关性是巧合的可能性很小（F_AGN = 0.15是F_AGN = 0.00的200倍），但所有UHECR都来自VCV活动星系核的假设被排除了。
2011-07-29 astro-ph.HE hep-ph
How, where and when do cosmic rays reach ultrahigh energies?
了解超高能宇宙射线（UHECR）的起源--其能量超过$10^{20}~{\rm eV}$ --将粒子加速物理学扩展到其极限。在这篇评论中，我们讨论了如何可以达到这样的能量，使用一般的参数，往往可以在信封的背面。我们探讨可能的粒子加速机制，特别注意冲击加速。通知的参数推导，我们讨论了UHECR可能来自哪里，以及哪些类的强大的天体可能是UHECR源;一般来说，我们赞成射电星系，伽玛暴余辉和其他来源，是不是太紧凑，并在大尺度上耗散大量的能量，使他们能够产生大的产品$βB R$没有经历限制性损失的CR。最后，我们讨论了当UHECR加速突出的重要性源的变化，并探讨了有趣的可能性，即UHECR到达方向部分是由于“回声”从磁结构在当地的宇宙。
2023-01-06 astro-ph.HE
The energy production rate density of cosmic rays in the local universe is $\sim10^{44-45}\rm erg~Mpc^{-3}~yr^{-1}$ at all particle energies
能量为$10{\rm GeV}\lesssim\varepsilon_p\lesssim100{\rm GeV}$的宇宙射线（CR）的能量输出（每粒子能量的对数间隔）是$\sim 10^{47}\rm erg$/恒星$-$形成的太阳质量，基于银河系和星暴星系中的CR产生率，意味着本地宇宙中有$\varepsilon_p^2Q\sim 10^{45}\rm erg~Mpc^{-3}~yr^{-1}$的产生率。它只比能量为$10^{10.5}{\rm GeV}<\varepsilon_p<10^{12}\rm GeV$（假设它们主要是质子）的超高能CR（UHECR）的输出$\varepsilon_p^2 Q=0.5\pm0.2\times 10^{44}\rm erg~Mpc^{-3}~yr^{-1}$大$\sim 10$倍，这反过来又与具有$10^6{\rm GeV}\lesssim\varepsilon_p\lesssim 10^{8}\rm GeV$的高能CR的$\varepsilon_p^2 Q\ge 0.5\times 10^{44}\rm erg~Mpc^{-3}~yr^{-1}$的下限相当，这是由IceCube最近发现的中微子过剩导致的Waxman-Bahcall束缚饱和所暗示的。这些相似性是一致的，与平坦的生产频谱，$\varepsilon_p^2 Q\sim \tex…
2013-11-01 astro-ph.HE
Ultrahigh energy cosmic rays from a nearby extragalactic source in the diffusive regime
我们研究了宇宙射线在本超星系团磁场中的扩散对附近的河外源的能谱的影响。我们发现，强烈增强的能量以下的扩散和quasirectangular制度之间的过渡发生，以及在较低的能量与有限的源年龄的抑制，可以帮助解释所观察到的宇宙射线谱和组成的功能。讨论的情况下，附近的河外源的混合成分和刚性依赖的光谱占大多数观测到的宇宙射线在几个EeV以上的能量，而其余的河外源导致的扩散通量占主导地位，在较低的能量和下降到$\sim 0.1$ ~EeV。附近的源也可以自然地解释4~EeV以上的偶极各向异性测量，这些测量也可以帮助约束其随红移的演化。
2019-05-06 astro-ph.HE
A Hierarchical Framework for explaining the Cosmic Ray Spectrum using Diffusive Shock Acceleration
本文提出一个分层扩散激波加速框架，用超新星遗迹、银河风终止激波和星系际吸积激波逐级加速解释从GeV到百EeV的整个宇宙线能谱，并给出关于成分和观测效应的预言。
2023-09-17 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
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
Determination of the proton-to-helium ratio in cosmic rays at ultra-high energies from the tail of the $X_{\rm max}$ distribution
本文提出了一种测量超高能宇宙射线中质子氦比的方法。它利用指数斜率，$Λ$，由空气淋浴实验测量的$X_{\rm max}$分布的尾部。该方法是相当强大的不确定性建模强子相互作用和系统误差的$X_{\rm max}$和能量，并可能存在的主要核比氦重。用空气簇射实验获得质子与氦的比率将是一项了不起的成就。为了量化的质量组成分析，尽管强子的不确定性，我们引入作为一个度量的“分析指标”的一个特定的质量敏感变量的适用性，并找到一个改进的性能相比，目前在文献中使用的其他变量的$Λ$方法。在$X_{\rm max}$分布的尾部中的事件的分数可以提供关于在初级束中比氦重的原子核的存在的附加信息。
2016-10-19 astro-ph.HE
Large-scale distribution of cosmic rays in right ascension as observed by the Yakutsk array at energies above $10^{18}$ eV
我们提出的搜索结果的各向异性的赤经（$RA$）分布的到达方向的宇宙射线（CR）的雅库茨克阵列在1974- 2008年的观测期间，在能量范围以上$10^{18}$ eV。两种分析方法适用于两个子样本的数据。特别地，给出了第一和第二谐波幅度的估计，以及相邻能量间隔中的第一谐波相位。方差分析表明，相对于各向同性分布，能量仓$(10^{19},1.78\times10^{19})$ eV中的$RA$分布的最小宽度显著收缩，这可能归因于间隔$RA\in(15^0,45^0)$内的CR的可能来源。
2014-07-07 astro-ph.HE
White Paper on Ultra-High Energy Cosmic Rays
在未来十年中可以回答的一个基本问题是：最高能量宇宙粒子的起源是什么？最高能量宇宙射线源的发现将揭示近代宇宙中最具活力的天体物理环境的运作。候选的来源范围从紧凑物体的诞生到与伽马射线暴有关的爆炸或在活动星系核中的超大质量黑洞周围产生的爆炸。对超高能宇宙射线的研究，除了开启高能天体物理学的新纪元外，还将制约银河系和河外磁场的结构。这些粒子从源到地球的传播也探测了宇宙背景辐射，并在比陆地实验室所能达到的能量高几个数量级的情况下深入了解粒子相互作用。设计用于研究最高能量宇宙射线的下一代天文台将对超高能光子和中微子具有前所未有的灵敏度，这将进一步阐明宇宙在最极端能量下的运作。为了在2010-2020十年期间应对这一挑战，将需要显著增加对6 1019 eV以上宇宙射线的综合暴露。回答这个开放性问题的技术能力就在眼前，探索带电粒子天文学的时机已经成熟。
2009-03-02 astro-ph.CO astro-ph.HE
Nearby supernova remnants and the cosmic-ray spectral hardening at high energies
CREAM、TRACER和ATIC实验最近对几个核物种的宇宙射线谱的测量表明，在TeV能量下幂律谱指数发生了变化。可能的解释包括宇宙射线的非线性扩散冲击加速，银河系中较高和较低能量下不同的宇宙射线传播特性以及附近源的存在。在本文中，我们表明，如果超新星遗迹是我们银河系中宇宙射线的主要来源，附近遗迹的影响可以负责所观察到的光谱变化。使用的刚性依赖逃逸的宇宙射线从超新星遗迹，我们解释了明显观察到的性质，硬化的氦光谱发生在相对较低的能量相比，质子，光谱硬化不持续超过$\sim (20-30)$ TeV的能量。
2011-12-16 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
Interpreting correlated observations of cosmic rays and gamma-rays from Centaurus A with a proton blazar inspired model
最近的活跃射电星系半人马座（Cen）A是一个伽马射线辐射源，能量范围在GeV到TeV之间。高能立体系统（H.E.S.S.）和非同步Fermi-LAT观测表明，在几个GeV能量以上，Cen A的γ能谱出现了不寻常的谱硬化现象。就在最近，H.E.S.S.天文台解析了半人马座A中千秒差距（kpc）尺度的喷流，能量为TeV。另一方面，皮埃尔俄歇天文台（PAO）探测到了来自Cen-A的一些超高能宇宙线（UHECR）事件。质子耀变体模型考虑了电子和强子宇宙射线在活动星系核喷流中的加速作用，可以解释从冰立方探测到的活动星系核喷流中观测到的高能中微子和γ射线的重合现象。在这里，我们采用质子耀变体启发模型来解释所观察到的GeV到TeV的伽马射线光谱特征，包括在GeV能量的光谱硬化以及PAO对来自Cen-A的宇宙射线的观测。我们的研究结果表明，该模型可以解释一致的观测到的电磁波谱结合适当数量的UHECR从岑A。
2021-01-30 astro-ph.HE
