TeV spectral bump of cosmic-ray protons and helium nuclei: the role of nearby supernova remnants
本文利用邻近超新星遗迹（尤其船帆座）的更新年龄、距离及能量依赖逃逸过程，解释了CALET和DAMPE观测到的质子与氦核在1-100 TeV的谱隆起，并验证了其与重核及膝区外全粒子谱的吻合。
2025-06-23 astro-ph.HE
Spectrum of PeV Cosmic-Ray Protons and Helium Nuclei with IceCube
Institute of Experimental Particle Physics, Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院实验粒子物理研究所）
本文提出从 200 TeV 起重建宇宙线质子和氦核联合能谱的方法，利用 IceCube 与 IceTop 数据填补轻宇宙线在 TeV 至 PeV 能区的测量空白。
2025-11-07 astro-ph.HE
The bending of the proton plus helium flux in primary cosmic rays measured by the ARGO-YBJ experiment in the energy range from 20 TeV to 5 PeV
给出了质子+氦能谱和全粒子能谱的测量结果，分别在$20\,$ TeV ~ $5 \,$ PeV和$80 \,$ TeV ~ $5 \,$ PeV范围内。分析了ARGO-YBJ探测器2010年的数据。ARGO-YBJ实验（西藏，P.R.中国）已经通过RPC探测器全覆盖阵列获取数据五年多了。通过观察靠近核心区域的横向粒子密度，可以区分由轻重原色产生的簇射。因此，将贝叶斯展开技术应用于测量的量，以评估宇宙射线能谱。质子加氦的光谱清楚地显示出在大约$1 \,$ PeV处的弯曲，而所有粒子的光谱与以前的观测结果一致。
2016-10-01 astro-ph.HE hep-ex
Direct Measurement of the Cosmic-Ray Helium Spectrum from 40 GeV to 250 TeV with the Calorimetric Electron Telescope on the International Space Station
本研究利用国际空间站上的CALET仪器首次通过单台近地轨道设备实现40 GeV-250 TeV宇宙射线氦谱直接测量，发现谱的变硬与变软特征，验证了双拐折幂律模型，并给出了对应能段的质子-氦流量比。
2023-05-03 astro-ph.HE
The spectrum of the light component of TeV cosmic rays measured with HAWC
本文介绍了在$10$ TeV ~ $200$ TeV能区用高海拔水切伦科夫（HAWC）天文台测量的轻质量群宇宙射线（质子和氦）能谱。光谱覆盖直接测量和间接测量之间的能量范围，在这一范围内需要关于宇宙射线成分的精确数据。该谱是通过对从HAWC宇宙射线数据中选出的宇宙射线空气簇射的质子加氦富集子样本（$>90\%$丰度）应用展开技术而构建的。该子集包含$3.8 \times 10^{9}$空气簇射事件，其主要能量在$1$ TeV到$300$ TeV的间隔中，并且天顶角小于$16.7$度。基于CORSIKA/QGSJET-II-03模拟和对阵雨锋面横向结构和阵雨一次能量的逐事件测量，使用对空气阵雨事件横向年龄参数的分析进行质量选择。
2019-08-30 astro-ph.HE
Cosmic ray spectrum of protons plus helium nuclei between 6 TeV and 158 TeV from HAWC data
本文报道了宇宙线中轻元素，特别是初级H + He核的微分能谱的高统计测量。该谱在每个核从$6$到$158$ TeV的能量范围内呈现。数据是在2015年6月至2019年6月期间由高海拔水切伦科夫（HAWC）天文台收集的。该分析是基于贝叶斯展开程序，这是应用于一个子样本的垂直HAWC数据，富集到$82\%$轻核引起的事件。为了实现质量分离，在CORSIKA/QGSJET-II-04模拟预测的指导下，对空气簇射数据的横向年龄进行了切割。测量的能谱与幂律谱的破缺一致，在$E = 24.0^{+3.6}_{-3.1} $ TeV附近呈现膝状特征，破缺前的能谱指数为$γ= -2.51 \pm 0.02$，破缺后的能谱指数为$γ= -2.83 \pm 0.02$，其统计意义为$4.1 \, σ$ .在系统不确定性范围内，光谱突变的显著性为$0.8 \, σ$。
2022-04-13 astro-ph.HE
Origin of the Proton-to-Helium Ratio Anomaly in Cosmic Rays
最近的银河系宇宙射线（CR）数据显示，氦能谱比质子能谱更硬。AMS实验现在已经报道，质子与氦的比率作为刚性的函数$R$（动量与电荷比率）随着p/He $\sim R^Δ$稳定地下降，在$R\sim$ 40 GV和$R\sim$ 2 TV之间，$Δ\approx$为-0.08。此外，质子和氦的单谱在$R\gtrsim$ 100 GV处逐渐硬化。p/He异常通常归因于银河系CR源中发生的粒子相关加速机制。然而，这种解释对已知的粒子加速机制提出了挑战，因为它们被认为是“通用的”、成分盲的、刚性机制。使用新的AMS数据，我们表明，p/He异常可以简单地解释在一个两个组件的情况下，GeV-TeV通量归因于一个富氢源，可能是附近的超新星遗迹，其特征在于软加速谱。这个简单的想法提供了一个共同的解释p/He比和质子和氦的单一光谱：这两个异常被解释为两个组件之间的通量转换。在这个模型中，粒子在源中加速的“普遍性”没有被违反。我们的方案的一个独特的签名是在多TeV能量的p/He比的高能量平坦化，这是由现有的数据暗示，并将坚决由新的空间实验ISS-CREAM和CALET测试。
2015-12-03 astro-ph.HE
Variance of the Galactic nuclei cosmic ray flux
PAMELA和CREAM实验对宇宙线通量的测量显示出200 GeV和100 TeV之间意想不到的光谱特征。它们可能是由于附近存在年轻的宇宙射线源。这可以在无数模型中进行研究，在这个模型中，宇宙射线从随机分布在银河系中的点状瞬时源扩散。为了检验这一假设，必须计算由于局部源目录而产生的通量，以及与该量相关的误差条。事实证明，这并不像看起来那么简单，因为在计算最一般的统计系综时，标准差是无穷大的。本文的目标是提供一种方法，将误差条与具有明确统计意义的通量测量相关联，并探索基于连续分布的Myriad模型与更常见的源模型之间的关系。为此，我们表明，分位数的通量分布是明确的，即使标准差是无限的。例如，它们可以用来计算68%的置信水平。我们还使用本地源具有已知位置和年龄的事实，以减少在无数模型中绘制随机源的统计集合。我们提出了一种方法来评估有意义的误差条的流量在无数的模型。在这种情况下，我们还讨论了CREAM和PAMELA在质子通量中观察到的光谱特征的状态。
2012-04-27 astro-ph.HE
A Minimal Interpretation of the Galactic Cosmic-Ray Proton and Helium Spectra from GeV to PeV Energies
Yerevan State University（埃里温国立大学）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；TIANFU Cosmic Ray Research Center（天府宇宙线研究中心）；Max-Planck-Institut for Nuclear Physics（马克斯·普朗克核物理研究所）；Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所）
提出双成分模型，通过两个银河宇宙线群体的过渡解释质子和氦谱从GeV到PeV的复杂结构，无需邻近源或非标准假设。
2026-06-26 astro-ph.HE astro-ph.SR
A measurement of the proton plus helium spectrum of cosmic rays in the TeV region with HAWC
HAWC是一种空气簇射探测器，用于研究TeV伽马射线和宇宙射线。观测台由一个$22000 \, m^2$阵列组成，该阵列由$300$切伦科夫水箱（$4.5 \, m$深x $7.3 \, m$直径）组成，每个水箱都配有$4$光电倍增管。仪器记录事件期间击中PMT的数量、定时信息和PMT处的总电荷。从这些数据中，阵雨观测量，如到达方向，在地面上的核心位置，横向年龄和初级能量的估计。在这项工作中，我们研究了HAWC从2015年6月到2019年6月收集的淋浴数据样本的淋浴年龄与一次能量的分布，并采用基于QGSJET-II-04预测的淋浴年龄切割来分离由H和He原色主导的事件的子样本。使用这些数据和专门的分析，我们重建的宇宙射线谱的H+He从$6$ $158$ TeV，这表明存在一个软化在周围的$24$ TeV的统计意义$4.1σ$。
2022-09-27 astro-ph.HE
Cosmic Ray Helium Hardening
CREAM和ATIC-2实验的最新观测表明：（1）在10^15 eV以下，宇宙线氦的谱比宇宙线质子的谱硬;（2）在10^11 eV/n以上，所有宇宙线氦的谱都变得硬。我们提出了一个新的图片，更高的能量CR产生在更多的氦丰富的区域来解释硬化（1）没有引入不同的CR氦源。在~100 TeV的氦质子比超过了大爆炸丰度Y=0.25的数倍，并且在扩散激波加速理论中没有再现不同的光谱。我们认为，CR产生于化学富集区，如超级气泡，和向外减少的丰度自然导致硬光谱的CR氦，如果CR逃脱超新星遗迹（SNR）的冲击，在能量依赖的方式。我们提供了一个简单的分析谱，它也很好地拟合了硬化（2），因为在~ 10^6 K的热超泡中，马赫数在减小。我们的模型预测硬和凹光谱较重的CR元素。
2011-01-21 astro-ph.HE
Testing universality of cosmic-ray acceleration with proton/helium data from AMS and Voyager-1
AMS实验最近测量了GeV-TeV能区宇宙射线中的质子和氦能谱。发现这两个光谱在$R = pc/Z >\,$ 200 GV的刚度下逐渐硬化，而发现p/He比稳定地下降为$p/He\sim\,R^{-0.08}$。p/He的降低通常被解释为粒子依赖的加速，这与DSA机制的普遍性质相反。另一种不同的解释是，p-He异常反映了两种成分之间的通量转换：一种是由富氢超新星遗迹提供的具有软加速谱的亚TeV通量成分（L），另一种是由较年轻的源注入的具有放大磁场和硬谱的多TeV成分（G）。在这种情况下，粒子加速的普遍性没有被违反，因为这两个源提供成分盲注入光谱。目前的工作旨在测试这个模型使用低能量CR通量，预计将L-占主导地位。然而，在$E\sim\,$ 0.5-10 GeV，通量的能量损失和太阳调制的影响，需要一个适当的建模。为了设置L源的属性，我使用了旅行者1号在星际空间收集的数据。为了将我的计算与AMS数据进行比较，我使用中子监测器测量进行了力场调制参数的确定。我将证明AMS和旅行者1号最近报告的$p-He$数据与这种情况的预测非常一致，支持CR是由通用的，成分盲加速器注入银河系的假设。然而，在能量低于$\sim\,$ 0.5 GeV/n时，该模型被发现低估了PAMELA从2006年到2010年收集的数据。发现这种差异随着太阳活动的增加而增加，反映了力场近似的预期崩溃。
2018-07-27 astro-ph.HE
The cosmic ray proton plus helium energy spectrum measured by the ARGO-YBJ experiment in the energy range 3-300 TeV
ARGO-YBJ实验是设在羊八井宇宙线天文台（中华人民共和国西藏，海拔4300米）的一个全覆盖的空气簇射探测器。由于高度高，再加上全覆盖技术，可以探测到能量范围很广的大范围空气簇射，并提供了测量宇宙射线质子加氦谱低至TeV区域的可能性，在TeV区域可以直接进行气球/空间测量。从2007年11月到2013年2月，探测器在其完整配置下一直保持稳定的数据。本文通过对收集到的全部数据样本的分析，给出了3-300 TeV宇宙线质子加氦能谱的测量结果。得到的光谱指数为$γ= -2.64 \pm 0.01$。这些结果证明了用地面空气簇射探测器精确测量轻元素光谱的可能性。
2015-03-24 astro-ph.HE hep-ex
A possible explanation of the knee of cosmic light component spectrum from 100 TeV to 3 PeV
在ARGO-YBJ实验中发现了在$\sim 700$ TeV处明显变陡的氢氦混合谱。本文证明了用我们银河系超新星遗迹逃逸的宇宙射线模型可以很好地再现观测到的H + He谱。在该模型中，粒子通过非线性扩散激波加速机制在SNR中加速，并考虑了从SNR逃逸的高能轻核的三个分量。应该注意的是，如果加速效率更高，KASCADE观测到的质子谱也可以用这个模型来解释。
2017-07-18 astro-ph.HE
Measurement of the cosmic ray helium energy spectrum from 70 GeV to 80 TeV with the DAMPE space mission
利用暗物质粒子探测器（DAMPE）4.5年的观测数据，测量了70 - 80 TeV宇宙线氦核的能谱。硬化的频谱观察到的能量约为1.3 TeV，类似于以前的观察。此外，在约34 TeV的光谱软化首次揭示了大的统计和良好的控制系统的不确定性，与整体意义的$4.3σ$。宇宙质子和氦核的DAMPE光谱测量表明，粒子电荷依赖软化能量，虽然目前的不确定性依赖于核子的数量不能排除。
2021-05-21 astro-ph.HE hep-ex
Collective Winds of Massive Star Clusters as the Dominant PeVatrons for Galactic Cosmic Rays
School of Physics and Astronomy, Sun Yat-sen University（中山大学物理学院）；Centre for Astro-Particle Physics, University of Johannesburg（约翰内斯堡大学天体粒子物理中心）
本文构建了包含大质量星演化和风终止激波动力学的时变宇宙线注入模型，发现星团集体风通过混合不同演化阶段的恒星自然解释了LHAASO观测到的质子与氦的公共谱折，提出超新星遗迹主导GeV-TeV、单星风主导TeV、星团集体风主导PeV膝区的恒星主导模型，并做出碳氧谱硬化（LHAASO可验证）和镁谱无硬化（DAMPE可验证）的可检验预言。
2026-05-29 astro-ph.HE
Cosmic rays in the GeV-TeV energy range from two types of supernovae
AMS-02实验报道了~（0.5-2000）GeV/n范围内几种宇宙线能谱的精确测量。一个有趣的发现是不同物种之间光谱形状的差异。质子的光谱是所有物质中最陡的，氦、碳、氧和铁的光谱比氖、镁和硅的光谱更难。这些观测结果很难解释，因为扩散激波加速，目前最合理的高能宇宙粒子加速理论，期望光谱指数与加速粒子的质量和电荷无关。此外，银河系中的传播已被证明无法补偿这种差异。在这项工作中，我们提出了一个基于两个组件模型的解释宇宙射线在银河系中的起源-第一个组件起源于规则超新星遗迹的星际介质和第二个组件来自Wolf-Rayet超新星。使用最近的结果宇宙射线注入增强超新星冲击在均匀的星际介质和沃尔夫-拉叶星的风环境中，我们表明，这两个组件的组合可以解释AMS-02实验观察到的行为。
2021-07-26 astro-ph.HE
Systematic effects in the estimate of the local gamma-ray emissivity
在这封信中，我们表明，在GeV-TeV范围内的γ射线的局部发射率的估计遭受的不确定性，这是相同的数量级，目前的费米结果。初级宇宙线通量、宇宙线传播、星际氦丰度和γ射线产生截面都会影响这个量的估计。我们还表明，所谓的核增强因子-虽然广泛使用到目前为止，以模拟γ射线发射率-不再是一个相关的量给出的最新测量的初级宇宙射线质子和氦光谱。
2011-09-05 astro-ph.GA 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
Energy Spectrum of Cosmic Protons and Helium Nuclei by a Hybrid Measurement at 4300 m a.s.l
利用大视场切伦科夫望远镜和ARGO-YBJ实验的电阻板室（RPC）阵列的混合实验，在海拔4300米处测量了宇宙氢和氦核的能谱，低于所谓的“膝盖”。利用多参数技术，氢核和氦核与宇宙线的其他成分已被很好地分离。在整个能量范围（100 TeV - 700 TeV）内实现了约25%的高度均匀的能量分辨率。观测到的能谱符合指数γ =-2.63+/-0.06的单一幂律。
2014-02-07 astro-ph.HE hep-ex
A Three-component Model for Cosmic-ray Spectrum and Dipole Anisotropy
利用三分量多尺度扩散模型，我们证明了宇宙线（CR）质子和氦谱和偶极各向异性可以用合理的参数来解释。该模型包括一个与产生Geminga脉冲星的超新星遗迹（SNR）相关的附近源，一个位于银河系中心的源，以及一个与银河系盘相关的组件。TeV以下的CR通量主要由盘分量决定。中心源与连续注入的CR开始约1800万年前是需要解释的各向异性超过100 TeV。假设所有SNR注入的CR谱都是普适的，附近的源可以通过星际磁场的缓慢扩散在地球上产生TeV的谱凸，这需要在磁力线和朝向源的视线之间有一个角度$ θ\approx 5^{\circ} $，并且具有阿尔文马赫数$ M_{\text{A}}\approx 0.1 $的弱磁湍流。考虑到这种磁场对银河尺度各向异性的调制，在准局域方法中，磁场可以指向赤道坐标系中关于$ -90^{\circ} $的赤经和关于$ -7.4^{\circ} $的赤经。
2022-02-17 astro-ph.HE
Revisiting the hardening of the cosmic-ray energy spectrum at TeV energies
通过ATIC、CREAM和PAMELA等实验对宇宙射线的测量表明，宇宙射线能谱在TeV能量处硬化。在我们最近的工作中（Escherdam & Hörandel 2012a），我们表明硬化可能是由于附近超新星遗迹的影响。我们展示了质子和氦的情况。在本文中，我们提出了一个改进的和详细的版本，我们以前的工作，并扩展我们的研究更重的宇宙射线物种，如硼，碳，氧，铁核。与我们以前的研究不同，本工作涉及背景宇宙射线的详细计算，并遵循一致的处理宇宙射线源参数之间的背景和附近的组件。此外，我们还提出了一个详细的比较，我们的结果的次级到初级的比率，次级光谱，和扩散伽马射线光谱与预期的结果从其他现有的模型，这可以检查未来的测量在高能量。
2013-08-05 astro-ph.GA astro-ph.HE
Local interstellar spectra and solar modulation of cosmic ray proton and Helium
本文利用 AMS-02 月度数据和改进的双势力场模型，重构质子与氦的宽能段本地星际谱，并解释太阳调制及 p/He 比值的长期变化。
2024-09-27 astro-ph.HE astro-ph.SR
Indication of nearby source signatures of cosmic rays from energy spectra and anisotropies
银河系宇宙射线（GCR）的起源在发现一个多世纪后仍然是一个谜。带电粒子在湍流的银河系磁场中的扩散传播使我们无法追溯到它们的加速点。然而，附近的GCR源可能会在本地测量的能量谱和到达方向的各向异性上留下印记。在这项工作中，我们提出了一个简单而自然的描述GCR的生产和传播，在一个两区盘晕扩散的情况下，与附近的源，了解最新的精确测量的能谱和各向异性的GCR。我们发现，在CREAM测量的质子和氦核的能谱以及各种实验检测到的大尺度各向异性中，都出现了一个共同的能量标度$\sim100$ TeV。这些结果表明，一个或多个本地源是非常有可能的重要贡献者GCR低于$100$ TeV。该研究为通过光谱和各向异性测量的联合努力来识别GCR源提供了一种探索。
2019-10-20 astro-ph.HE
The expectation of cosmic ray proton and helium energy spectrum below 4 PeV measured by LHAASO
大型高空空气簇射天文台（LHAASO）是一个由三个探测器阵列组成的复合宇宙线天文台：包括电磁探测器阵列和μ子探测器阵列的千米方阵（KM 2A），水切伦科夫探测器阵列（WCDA）和宽视场切伦科夫望远镜阵列（WFCTA）。LHAASO的主要科学目标之一是精确测量从1014 eV到1018 eV的单个成分的宇宙射线能谱。LHAASO实验将采用混合观测方法，可以同时观测到大范围空气簇射的横向和纵向分布。因此，多种参数可用于原生核的识别。本文通过多变量分析，获得了轻核组分的高纯度宇宙线模拟样品。1/4 LHAASO阵列的孔径分别为900 m2 Sr和1800 m2 Sr，用于纯质子和质子与氦（H&He）混合样品。讨论了从100 TeV到4 PeV的质子谱和H&He谱的前景。
2019-04-19 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Measurement of the cosmic ray all-particle and light-component energy spectra with the ARGO-YBJ experiment
ARGO-YBJ的测量的所有粒子和轻组分（即质子和氦）的宇宙射线的能量谱之间约5 TeV和5 PeV的初步结果的报告和讨论。由此产生的所有粒子的光谱（在能量范围100 TeV-3 PeV）是在良好的协议与理论参数化和以前的测量。轻组分（即p + He）已被测量的高分辨率高达约5 PeV。初步结果与直接测量结果一致，然后显示出低于1 PeV的弯曲的明确指示。目前正在改进事件选择/重建工作，提供全面的统计数据和对系统不确定性的全面分析。
2015-02-17 astro-ph.HE
A Multi-messenger Search for a Nearby Microquasar Contributor to the Cosmic Ray Knee
School of Physical Science and Technology, Southwest Jiaotong University（西南交通大学物理科学与技术学院）；State Key Laboratory of Particle Astrophysics, Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所粒子天体物理国家重点实验室）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；TIANFU Cosmic Ray Research Center（天府宇宙线研究中心）
研究通过多信使搜索发现，一个位于反银河系心方向的微类星体可能主导宇宙射线驼峰区的观测特征。
2026-02-07 astro-ph.HE
Impact of the spectral hardening of TeV cosmic rays on the prediction of the secondary positron flux
PAMELA卫星测量到的宇宙射线正电子分数的上升可能是由于地球周围kpc尺度上存在正电子的天体物理源，例如双星。然而，从正电子数据中评估这些源的性质需要对宇宙射线与星际气体相互作用产生的次级正电子成分有很好的了解。在本文中，我们调查的光谱硬化的宇宙射线质子和氦通量最近报告的ATIC 2和CREAM气球实验，二次正电子通量的预测的影响。我们发现，这种影响是不可忽略的，导致二次正电子通量的增加高达$\sim$ 60%以上的$\sim$ 100 GeV。我们提供了拟合公式，允许直接利用我们的结果，这可以帮助导出一个人最喜欢的主要正电子源，如电子或暗物质的约束。
2011-05-12 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Cosmic-Ray Positrons Strongly Constrain Leptophilic Dark Matter
宇宙射线正电子一直被认为是暗物质湮灭的有力探测器。特别是，无数关于正电子分数意外上升的研究一直在争论它的暗物质或脉冲星起源。在本文中，我们反而研究了AMS-02探测硬亲轻子暗物质候选者的非常精确的正电子测量的潜力，这些候选者不具有与所观察到的大部分正电子过剩相似的光谱特征。利用一个详细的宇宙射线传播模型，其中包括一个主要的正电子通量产生的银河系恒星，除了由氦和质子测量约束的二次组件，我们产生了一个强大的适合当地的正电子通量和光谱。我们没有发现与亲轻子暗物质相关的光谱凸起的证据，并设置强约束的暗物质湮灭截面低于热湮灭截面的暗物质质量低于60 GeV和380 GeV的湮灭到$τ^+τ^-$和$e^+e^-$，分别在我们的默认模型。
2022-01-06 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Two kinds of Galactic source populations could explain the cosmic-ray observation up to the "knee" region
Beihang University（北京航空航天大学）；Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
研究提出一个双组分源模型，用于解释到PeV范围内的宇宙射线谱和成分，指出在约100 TeV以下，超新星残骸是主要来源，而在更高能量下，微类星体是主要候选群体，该模型能解释最新的测量数据，而核依赖截断假设被数据排除。
2026-05-18 astro-ph.HE
The Knee of the Cosmic Hydrogen and Helium Spectrum below 1 PeV Measured by ARGO-YBJ and a Cherenkov Telescope of LHAASO
宇宙射线能谱的测量，特别是对个别物种的测量，是寻找其起源的一个基本方法。定位光谱的“拐点”是该方法的一个重要部分，尚未实现。在这里，我们报告的混合氢和氦光谱的测量使用ARGO-YBJ实验和原型切伦科夫望远镜的LHAASO实验的组合。在640+/-87 TeV处观察到一个膝状特征，其光谱明显变陡。这为银河宇宙射线加速模型提供了基本的输入。
2015-02-11 astro-ph.HE hep-ex
Cosmic-ray Acceleration in Core-Collapse Supernova Remnants with the Wind Termination Shock
Yukawa Institute for Theoretical Physics, Kyoto University（京都大学汤川理论物理研究所）；The University of Tokyo（东京大学）
研究通过模拟发现核心坍缩超新星残骸在风终止激波与激波之间的循环运动可使宇宙射线粒子能量达到10-100 TeV，从而解释高能宇宙射线能量谱的拐折现象。
2026-01-03 astro-ph.HE
"Discrepant hardenings" in cosmic ray spectra: a first estimate of the effects on secondary antiproton and diffuse gamma-ray yields
CREAM最近的数据似乎证实了早期的建议，即初级宇宙线（CR）光谱在几TeV/核子比在10-100 GeV范围内更难。此外，氦和更重的原子核光谱出现系统硬比质子通量在相应的能量。我们在这里注意到，如果测量反映的星际通量（相对于本地的影响）的内在功能，预计在sub-TeV范围内的次级产额，如反质子和弥漫的伽马射线的可观的修改。目前，对这些特征的起源的无知代表了天体物理参数提取以及间接暗物质搜索的背景估计中的系统误差。我们发现，光谱的修改是明显的100 GeV以上，并可以负责~30%的影响，反质子的能量接近1 TeV或伽马的能量接近300 GeV，相比目前考虑的预测的基础上简单的外推输入通量从低能量的数据。或者，如果该特征来自本地源，则不相关的光谱变化可能会出现在反质子和高能伽马射线中，后者可能依赖于视线。
2011-01-19 astro-ph.HE hep-ph
On the Contribution of Local Sources to the Galactic Cosmic-Ray Spectrum: An Exact Series Solution for Two-Zone Diffusion
Nanjing University（南京大学）；Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University（上海交大李政道研究所）；School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学物理与天文学院）
本文推导了两区扩散模型的级数格林函数，通过蒙特卡洛模拟发现近源慢扩散使局部源贡献概率从0.4%升至1.7-2.2%，但统计困难仍存，且局部源解释高度依赖模型。
2026-06-19 astro-ph.HE
Elemental cosmic ray spectra reveal two populations of Galactic sources and an immediate transition to an extragalactic component after the knee
Institute for Nuclear Research of the Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院核物理研究所）
基于DAMPE、LHAASO等实验的精确测量，将元素宇宙线能谱分解为低能银河系成分（凸谱形，TeV膝后消失）、高能银河系成分（包含PeV膝）和河外成分三个组分，解释了能谱中的膝和踝特征。
2026-09-03 astro-ph.HE
Bayesian analysis of the break in DAMPE lepton spectra
最近，DAMPE发布了其关于高能宇宙射线电子和正电子（CREs）的第一个结果，从大约$25$ GeV到$4.6$ TeV，直接检测到$\sim 1$ TeV的破裂。这一结果为我们研究CREs过量的来源提供了一个极好的机会。本文同时利用AMS-02和CREAM的质子和氦通量、$\bar{\mathrm{p}}/\mathrm{p}$比、正电子通量和CREs通量数据进行了全局拟合，较好地考虑了传输模型、原子核和电子一次源注入以及二次轻子产生等因素的影响。对于解释轻子谱过剩的额外源，我们考虑了两种不同的情况（脉冲星和暗物质通过轻子通道湮灭）来构建碰撞（$\gtrsim 100$ GeV）和破裂（$\sim 1$ TeV）。结果表明：（i）在脉冲星情况下，注入的光谱指数应为$ν_{\mathrm{psr}} \sim 0.65$，截止值应为$R_{c} \sim 650$ GV;（ii）在暗物质情况下，暗物质粒子的质量为$m_χ \sim 1208$ GeV，截面为$\langle σv \rangle \sim 1.48 \times 10^{-23} \mathrm{cm}^{3} \mathrm{s}^{-1}$。此外，在暗物质情况下，$τ\barτ$湮灭通道被高度抑制，并建立了满足拟合结果的DM模型。
2018-04-26 astro-ph.HE hep-ph
Consistent description of leptonic and hadroninc spectra in cosmic rays
AMS协作组最近发布了关于宇宙线轻子和强子的数据，这些数据可以揭示宇宙线物理学中两个令人兴奋的问题：一方面，能量超过10 GeV的CR正电子分数上升的起源，另一方面，在TeV能量的CR质子和氦中观察到的光谱特征的性质。关于较重的核，ATIC-2实验最近报道了一个令人困惑的光谱上升，能量约为50 GeV/核子，在几个初级/初级比涉及铁，如O/Fe或C/Fe比。在这项工作中，AMS数据描述使用两个组件的情况下，总CR通量是由具有不同属性的源加速的通量的混合物提供。在这张图片中，讨论了附近超新星遗迹内部次级CR产生的作用。特别是，我们提出了我们的C/Fe和O/Fe比模型的预测，与ATIC-2实验发现的光谱异常。
2015-10-30 astro-ph.HE
Studies on cosmic ray nuclei with Voyager, ACE and AMS-02: I. local interstellar spectra and solar modulation
宇宙线粒子在银河系和日球层中的加速和传播相互纠缠，导致银河系宇宙射线（GCR）模型的复杂性和简并性。旅行者1号最近在日光层外对GCR光谱进行的测量首次直接观测到了本地星际环境中的GCR。结合ACE和AMS-02在地球附近获得的高精度数据，我们使用非参数化方法导出了从几MeV/n到TeV/n的氦、锂、铍、硼、碳和氧核的LIS谱。这些激光干涉光谱有助于进一步研究GCR的注入和传输参数。ACE记录的近20年的数据被用来确定太阳周期23和24的太阳调制参数，基于力场近似。我们发现一般协议的调制电位与中子监测器和其他宇宙射线数据推断的结果。
2018-07-25 astro-ph.HE
Very Local Impact on the Spectrum of Cosmic-Ray Nuclei below 100 TeV
本研究利用宇宙射线能谱和磁场几何数据，提出附近激波对背景粒子的局部再加速是100 TV以下能谱凸起等特征的产生机制，并用三参数公式统一预测了多种CR核素的能谱。
2025-03-07 astro-ph.GA astro-ph.HE
Energy Spectra of Abundant Nuclei of Primary Cosmic Rays from the Data of ATIC-2 Experiment: Final Results
本文介绍了对2002-2003年在南极进行的ATIC-2气球实验的质子、He、C、O、Ne、Mg、Si和Fe原子核的能谱、所有粒子的能谱以及原始宇宙射线原子量的平均对数作为能量函数的数据进行处理的最终结果。最后的结果是基于改进的方法使用较早，特别是，大大提高了分辨率的电荷谱。证实了质子和氦核谱的显著差异（质子谱较陡）以及质子和重核谱的非幂次特性（能量大于10 TeV时碳谱变平）的初步结论。发现了原子量平均对数能量依赖性的复杂结构。
2011-01-17 astro-ph.HE
Energy spectra of elemental groups of cosmic rays with the KASCADE experiment data and machine learning
基于 KASCADE 实验档案数据与新型机器学习技术，重建了 1.4-100 PeV 宇宙线各元素群能谱，发现质子与氦能谱的膝行为及铁组分硬化迹象，其系统不确定性低于以往实验。
2024-05-02 astro-ph.HE
The GeV-TeV Galactic gamma-ray diffuse emission I. Uncertainties in the predictions of the hadronic component
银河伽马射线漫发射目前被费米卫星以前所未有的精度观测到，能量范围在GeV-TeV。了解这个成分是至关重要的，因为它提供了许多不同信号的背景，如河外源或湮灭暗物质。现在是重新调查它是如何计算的，并评估可能影响预测准确性的各种不确定性的时候了。银河系的γ射线漫发射主要是由几个GeV以上的宇宙线原色撞击星际物质相互作用产生的。通过探索各种潜在的不确定性来源，推导出该分量的理论误差。特别注意宇宙射线的传播。核截面、地球上的质子和氦通量、超新星遗迹的银河系径向轮廓和氢分布也会严重影响信号。宇宙射线物种在整个银河系的传播是在一个半解析的两区扩散/对流模型的框架。这允许将由硼-碳数据设置的约束转换为扩散排放的理论不确定性。新的去卷积的HI和CO的天空图也被用来得到银河系内的氢分布。宇宙线扩散晕的厚度被发现有一个显着的影响银河伽玛射线扩散发射，而扩散和对流之间的相互作用对信号的影响不大。与核截面和地球上的初级宇宙线通量有关的不确定性很大。超新星遗迹沿银河平面的径向分布被证明是一个关键因素。正如预期的那样，这些预测对银河系内氢的空间分布非常敏感。
2011-08-10 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
On the origin of the spectral features observed in the cosmic ray spectrum
提出银盘磁场线随机行走输运与超新星遗迹最大刚度两类假设的新宇宙线情景，统一解释300 GV硬化、15 TV变陡及核素比值等观测特征。
2023-12-18 astro-ph.HE
Supernovae in compact star clusters as sources of high-energy cosmic rays and neutrinos
我们讨论了一个特定的人口的银河PeVatrons可能是银河宇宙射线（CR）的组成部分远高于PeV能量的主要来源。大质量恒星组成的致密星团中的超新星被认为是强有力的CR、中微子和伽马射线辐射源。在会聚激波流中非线性费米加速的数值模拟表明，这些加速器可以提供高达$10^{16}-10^{17}$ eV的非常硬的质子谱，该谱远高于在约$3\times10^{15}$ eV处的全粒子CR谱中的“膝”。我们认为，已知的超新星遗迹与年轻大质量恒星Westerlund I和Cl*1806-20的致密星团中的恒星风相互作用，可以与H.E.S.S.探测到的TeV伽马射线发射源相关联。可能是冰立方天文台探测到的一小部分高能中微子的来源。最近用LOFAR阵列进行的CR成分测量显示，在$10^{17}$ eV附近的能量处，轻质量分量可能主导所有粒子谱。如此强烈的光成分（主要是质子和氦）可能需要特定的银河系CR源，例如超新星与大质量恒星的致密星团相互作用，以及孤立的超新星遗迹。
2017-06-04 astro-ph.HE
Influence of interstellar environment near the solar system on cosmic-ray spectra and dipole anisotropy
本文提出三分量宇宙射线模型，考虑太阳系附近星际环境影响，解释偶极各向异性能量依赖，解决宇宙射线各向异性问题，并可由LHAASO和IMAP验证。
2025-07-09 astro-ph.HE
PAMELA and AMS-02 positron and electron spectra are reproduced by three-dimensional cosmic-ray modeling
PAMELA合作最近发布了1至300 GeV之间的$e^+$绝对光谱，以及之前在同一时期测量的正电子分数和$e^-$光谱。我们使用新开发的三维升级的DRAGON包来模拟这些数据。这个代码允许我们考虑一个现实的螺旋臂源分布在银河系中，这影响了传播光谱的高能量形状。在低能量下，我们处理太阳调制的HelioProp代码，并比较其结果与使用通常的力场近似。我们表明，所有PAMELA数据集可以一致，准确地，描述在一个标准的背景上的电荷对称的$e^+$ + $e^-$额外的组件与更硬的注入光谱添加，这种额外的贡献是峰值约1 - 10 TeV，可能来自位于银河系武器的源的扩散人口。这是第一次，我们计算所需的能量，以维持这样一个相关的正电子流量在银河系中，发现它是自然兼容的天体物理起源。我们考虑了几个参考传播设置，我们发现，模型与低（或零）的再加速-调整对轻核数据-很好地描述PAMELA轻子和强子数据，不需要引入一个低能量的质子和氦的光谱，因为它将需要高的再加速模型。我们还比较了我们的模型与初步$e^-$和$e^+$绝对光谱最近测量的AMS-02。我们发现，这些数据，从正电子分数单独推断不同，有利于高能量截止（约10 TeV）的额外组件，如果这是唯一产生的银河系武器。如果调用了来自强大的$e^-$ + $e^+$附近加速器的相关贡献，则可以允许较低的截止值。
2014-04-14 astro-ph.HE
Search for the Galactic accelerators of Cosmic-Rays up to the Knee with the Pevatron Test Statistic
研究应用 PTS 分析多个 γ 射线源，以超过 5σ 排除 RX J1713.7−3946 和 Vela Jr. 为 Pevatron，并发现部分源的质子能谱或延伸至 400 TeV。
2023-06-02 astro-ph.HE
Origin of the spectral upturn in the cosmic-ray C/Fe and O/Fe ratios
观测到的银河系宇宙射线的光谱具有几个令人兴奋的特征，例如能量超过~10 GeV的正电子分数的上升以及能量为~300 GeV/核子的质子和氦的光谱硬化。ATIC-2实验最近报道了一个意想不到的光谱上升，在涉及铁的元素比，如C/Fe或O/Fe比，在能量超过50 GeV每个核子。人们认识到，所观察到的正电子过剩可以解释在附近的源的宇宙线强子的扩散冲击加速过程中的π介子生产过程。最近，有人提出，附近的源占主导地位的GeV-TeV光谱的情景可能与质子和原子核中观察到的斜率的变化有关，这将被解释为本地分量和银河系源的大尺度分布之间的通量转换。在这里，我表明，在一个两个组件的情况下，与附近的源，光谱跃迁的形状预计将略有不同的重核，如铁，因为它们的传播范围是空间上的限制与星际物质的非弹性碰撞。这使得轻核和重核之间的初级/初级比的预测成为可能。从这个效果，一个光谱向上的预测在C/Fe和O/Fe的比例，良好的ATIC-2数据。
2015-09-18 astro-ph.HE
New determination of the production cross section for $γ$ rays in the Galaxy
本文提出强子碰撞产生γ射线的新解析截面，纳入多种介子与重子道，并给出10 MeV至100 TeV微分截面及不确定度和公开数据工具。
2023-04-26 astro-ph.HE hep-ph
Implications on the origin of cosmic rays in light of 10 TV spectral softenings
对宇宙射线（CR）能谱的精确测量显示出各种偏离单一幂律的特征，这些特征对CR的起源和传播有着非常重要的意义。以前的一些气球和空间实验的测量表明，质子（可能也是氦核）在10 TV左右存在光谱软化。最近，暗物质粒子探测器（DAMPE）对质子光谱的测量清楚地揭示了这种具有高度意义的软化。在这里，我们研究的影响，这些新的测量，以及地面间接测量，对起源的CR。我们发现，一个单一的成分的CR不能同时拟合光谱软化和空气簇射实验数据。在多组分的框架下，我们讨论了两种可能的情景，多源群体情景和背景加邻近源情景。这两种情况下给合理的适合从TeV到100 PeV能量的宽带数据。考虑到各向异性观测，邻近源模型是有利的。
2019-12-02 astro-ph.HE
Cosmic ray physics with ARGO-YBJ
羊八井宇宙线观测站的ARGO-YBJ实验已经连续五年多的数据采集。中国，海拔4300米）。探测器收集了从几TeV到PeV区域的宽能量范围内的大约$5\times10^{11}$事件。本文综述了宇宙线物理的最新研究成果，特别是宇宙线能谱的研究。讨论了在$10^{12} - 10^{16}$ eV能区的全粒子能谱和质子加氦能谱的测量结果。精确测量宇宙射线能谱和该能量区域的成分，可以更好地了解膝盖的起源，并在不同的实验技术之间提供强大的交叉检查。
2016-08-03 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
The supernova remnant W44: a case of cosmic-Ray reacceleration
超新星遗迹（SNRs）被认为是银河系宇宙射线（CR）的主要来源。在过去的几年中，丰富的伽马射线数据收集的GeV和TeV仪器提供了重要的信息，粒子在这些天体物理源的能量，使我们能够在评估其作为CR加速器的作用取得进展。特别地，AGILE和Fermi-LAT探测到的来自两个中年超新星遗迹（SNRs）W 44和IC 443的γ射线发射光谱已被提出作为SNRs中CR加速的证据。在这里，我们讨论的可能性，无线电和伽马射线光谱从W 44可以解释的银河系CR的再加速和压缩。旅行者I号最近对星际CR通量的测量对我们的工作很有帮助，因为W 44中激波对CR的再处理结果取决于CR光谱的能量，这些能量由于太阳调制而被排除在地面测量之外。我们在计算中同时引入CR质子和氦核，并将原位产生的次级电子与银河系CR电子经SNR慢激波再处理后的通量进行了比较，发现W 44的多波长谱可以用再加速粒子来解释，而不需要对它们的分布施加任何中断。我们还发现，一个既包括再加速又包括一小部分新加速粒子的模型在物理上可能更令人满意
2016-07-22 astro-ph.HE
HelMod in the works: from direct observations to the local interstellar spectrum of cosmic-ray electrons
利用最新的实验结果，结合银河系和日球层中宇宙射线（CR）传播的最新模型，导出了能量范围为1 MeV ~ 1 TeV的CR电子的局域星际谱（LIS）。两个传播软件包，GALPROP和HelMod，结合起来，提供一个单一的框架，运行再现CR物种在不同的调制水平的直接测量，并在太阳磁场的两个极性。开发了一种迭代最大似然方法，该方法使用GALPROP预测的LIS作为HelMod的输入，HelMod提供了所选实验的特定时间段的调制光谱，用于模型数据比较。然后使用优化的HelMod参数来调整GALPROP参数以预测精细LIS，其中重复该过程以满足收敛标准。参数优化使用了1997-2015年的大量质子光谱数据集。建议的CR电子LIS既可以容纳旅行者1号测量的低能星际光谱，也可以容纳PAMELA和AMS-02在日光层深处进行的高能观测;它还可以解释黄道平面外测量的X射线计数率特征。在这项研究中得出的星际和日光层传播参数与我们早期的CR质子，氦核，反质子传播和LIS在同一框架内获得的结果一致。
2018-01-12 astro-ph.HE
Measurement of the Cosmic Ray Energy Spectrum with ARGO-YBJ
ARGO-YBJ探测器位于西藏羊八井宇宙线天文台的高空（海拔4300米，大气层深度约为600 g/cm 2），提供了以前所未有的分辨率研究10^{12}至10^{16} eV初级能量区宇宙线物理的机会。测量的所有粒子和轻组分（即质子和氦）的能量谱之间约5 TeV和5 PeV的初步结果的报告和讨论。这种能量区域的研究是特别有趣的，因为它不仅允许更好地理解所谓的“膝盖”的能量谱和它的起源，但也提供了一个非常不同的实验技术之间的强大的交叉检查。通过气球/卫星的直接测量与地面探测器的结果之间的比较，意味着大气中簇射发展的知识，也允许测试目前用于理解最高能量的粒子和宇宙射线物理学的强子相互作用模型。
2014-08-28 astro-ph.HE hep-ex
