Cosmic Ray Physics with the LOFAR Radio Telescope
LOFAR射电望远镜能够用数百个单独的天线测量宇宙射线引起的空气簇射的无线电发射。这使得能够精确测试无线电信号的发射机制，并确定簇射最大值$X_{\max}$的深度，该簇射是对初级宇宙射线质量最敏感的可观测簇射，其深度优于20 g/cm $^2$。LOFAR拥有一个约320米$^2$的密集仪器圆形区域，目标是能量范围为$10^{16}$ - $10^{18}$ eV的宇宙射线天体物理学。在这篇文章中，我们给出了一个概述的状态，最近的结果，和未来计划的宇宙射线探测与LOFAR射电望远镜。
2019-03-20 astro-ph.HE astro-ph.IM
Reconstructing air shower parameters with LOFAR using event specific GDAS atmospheres
对大气参数如湿度、压力、温度和折射率的有限了解，一直是从空气簇射的无线电发射重建簇射最大值深度的重要系统不确定性之一。目前的空气簇射蒙特卡罗模拟代码，如CORSIKA和无线电插件CoREAS使用各种平均参数化大气。然而，LOFAR数据所用的宇宙射线分析方法需要依赖时间和特定地点的大气模型。在那里，对每一个探测到的宇宙射线都使用了专用的模拟装置，以考虑测量时的实际大气条件。使用全球数据同化系统（GDAS），全球大气模式，我们已经实现了随时间变化的，现实的大气廓线在CORSIKA和COREAS。我们已经为使用LOFAR测量的所有空气簇射生成了真实的事件特定大气，LOFAR是一个跨越几年和许多不同天气条件的事件集。我们的数据集的一个完整的重新分析表明，对于大多数数据，我们以前的校正因子表现得相当好，我们发现只有一个小的系统移位2克/厘米$^2$重建$X_{\rm max}$。然而，在极端天气条件下，例如，非常低的气压下，偏移可高达15 g/cm $^2$。我们提供了一个修正公式，以确定在$X_{\rm max}$的变化，从使用美国标准大气和GDAS为基础的大气模拟的比较。
2020-06-02 astro-ph.HE astro-ph.IM
Calibrating the absolute amplitude scale for air showers measured at LOFAR
宇宙射线引起的空气簇射产生了纳秒级的脉冲，可以在射频上探测到。在过去的几年里，这些脉冲已经在低频阵列射线（LOFAR）上成功地测量到，并用于研究宇宙射线的性质。为了完全理解这种现象和潜在的物理过程，需要对探测天线系统进行绝对校准。我们提出了三种方法，用于检查和改善天线模型的LOFAR，并提供一个绝对校准的整个系统的空气簇射测量。两种方法是基于校准的参考源和一个校准的方法，使用银河系的漫射无线电发射，优化短的数据集。振幅的精度达到19%。绝对校准也比较从空气淋浴模拟预测。这些结果被用来设置一个绝对的能量尺度的空气簇射测量，并可以作为一个绝对尺度的基础上测量的天文瞬变LOFAR。
2015-12-28 astro-ph.HE astro-ph.IM
Measuring a Cherenkov ring in the radio emission from air showers at 110-190 MHz with LOFAR
测量来自空气簇射的无线电发射提供了一种新的方法来确定初级宇宙射线的性质，例如它们的质量和能量。理论预测，相对论时间压缩效应导致放大发射的环，其开始主导频率高于~100 MHz的发射模式。在这篇文章中，我们提出了这种结构的第一个详细的测量。用LOFAR射电望远镜在110 - 190 MHz频率范围内测量了空气簇射射电发射中的环形结构。这些数据很好地描述了CoREAS模拟。它们清楚地证实了将空气折射率作为高度的函数包括在内的重要性。此外，切伦科夫环的存在提供了可能性的几何测量的簇射最大值的深度，这反过来又取决于初级粒子的质量。
2014-11-25 astro-ph.HE astro-ph.IM
The shape of the radio wavefront of extensive air showers as measured with LOFAR
高能宇宙射线撞击地球大气层引起的大范围空气簇射产生无线电发射，用LOFAR射电望远镜进行测量。由于发射来自几公里的有限距离，入射波前是非平面的。球面，圆锥形或双曲线形的波前已被提出，但个别的空气簇射的测量一直没有定论。对于选定的高品质的样品161测量广泛的空气淋浴，我们已经重建的波前，通过测量脉冲到达时间，以亚纳秒精度在200至350个单独的天线。对于每一个测量的空气簇射，我们已经安装了一个圆锥形，球形和双曲面形状的到达时间。拟合质量和似然分析表明，双曲面是最好的参数化。当重建簇射到达方向时，使用非平面波前形状给出改进的角分辨率。此外，可以看出波前形状对簇射几何形状的依赖性。这表明，它将有可能使用波前形状分析，以获得一个额外的处理上的大气深度的簇射最大值，这是敏感的初级粒子的质量。
2014-06-08 astro-ph.HE astro-ph.IM
On the cosmic-ray energy scale of the LOFAR radio telescope
宇宙射线在LOFAR进行常规测量，既有密集的天线阵列，也有LOFAR Radboud空气簇射阵列（LORA），这是一个塑料散射器阵列。在本文中，我们提出了两个结果有关的宇宙线能量尺度的LOFAR。首先，我们提出了使用无线电和粒子技术的宇宙射线能量的重建，以及事件的事件和绝对尺度的不确定性的讨论。所得到的能量重建与每种方法被证明是在良好的协议，因为无线电为基础的重建能量具有较小的不确定性的事件到事件的基础上，LOFAR分析将使用该技术在未来。其次，我们提出了在LOFAR测量的空气簇射的辐射能量，并演示了如何辐射能量可以用来比较不同的实验的能量尺度。辐射能量与空气簇射中的电磁能量成二次方关系，而电磁能量又与初级粒子的能量有关。一旦考虑到当地的磁场，辐射能量就可以直接比较LORA基于粒子的能量尺度和皮埃尔俄歇天文台的能量尺度。他们同意在（6 $\pm$ 20）%的辐射能量为1兆电子伏，其中比较的不确定性主要是由每个实验的天线校准。这项研究促使便携式无线电阵列的发展，将用于交叉校准不同的实验，使用辐射能量和相同的天线的能量尺度，从而显着降低比较的不确定性。
2020-09-29 astro-ph.HE astro-ph.IM
Cosmic ray detection with the LOFAR radio telescope
本文介绍了LOFAR射电望远镜在升级前测量最后阶段的重建、插值和软件开发成就，以及最终数据发布和精细化分析计划。
2024-10-10 astro-ph.HE
LOFAR: Detecting Cosmic Rays with a Radio Telescope
LOFAR（低频阵列）是一个分布式数字射电望远镜，在荷兰、德国、法国、瑞典和英国设有台站，旨在实现对瞬变射电源的全天监测。这些能力对于探测宇宙射线空气簇射中产生的宽带无线电脉冲是理想的。LOFAR的核心由4平方公里内的24个站组成，每个站包含96个低频天线和48个高频天线。这种密集的仪器将允许对10-250兆赫频率范围内无线电信号的横向分布进行详细研究。这些研究是了解空气簇射中各种无线电发射机制的关键，也是确定无线电技术用于初级粒子识别的潜力的关键。我们目前的LOFAR宇宙线计划的状态，包括站的设计和硬件，触发和过滤方案，以及我们的宇宙线诱导的无线电脉冲的初步观测。
2011-09-27 astro-ph.HE astro-ph.IM
A LOFAR-style reconstruction of cosmic-ray air showers with SKA-Low
本研究模拟了SKA-Low阵列的宇宙射线空气簇射信号，应用LOFAR最精确的重建方法，评估了系统动态范围、波束成形及统计与系统不确定性对质量组成精度的影响。
2025-06-22 astro-ph.HE hep-ex
Radio signal correlation at 32 MHz with extensive air showers parameters
本文给出了无线电信号与空气簇射参数的相关性：簇射能量E0和最大深度Xmax。结果表明，从空气簇射的射电辐射测量中，可以得到单个簇射参数和宇宙射线的质量组成。本文还导出了计算空气簇射能量的一般公式。
2014-12-24 astro-ph.HE astro-ph.IM
Radio Detection of Horizontal Extensive Air Showers with AERA
AERA是位于阿根廷马拉圭的Pierre Auger天文台的Auger工程无线电阵列，测量30-80 MHz频率范围内广泛空气簇射的无线电发射，并针对高达60 $^{\circ}$天顶距的空气簇射进行了优化检测。在这方面的贡献的动机，状态，并与AERA水平的空气淋浴分析的第一个结果将被提交。
2015-09-28 astro-ph.HE astro-ph.IM
A Template-based $γ$-ray Reconstruction Method for Air Shower Arrays
介绍了一种新的基于蒙特卡罗模板的空气簇射阵列重建方法，重点研究了$γ$射线诱导空气簇射的簇射核心和能量重建。该算法适用于一个广泛的空气簇射对预期的概率分布，使用似然方法观察到的横向振幅分布。一个完整的蒙特卡罗空气簇射模拟结合探测器模拟用于生成预期的概率分布。拟合优度可用于区分$γ$射线和强子诱导的空气簇射。作为一个例子，我们应用这种方法的高海拔水切伦科夫$γ$射线天文台和最近安装的高能量升级。该方法的性能和混合探测器类型的空气簇射阵列的适用性使其成为当前和未来仪器的一种有前途的重建方法。
2019-01-08 astro-ph.HE astro-ph.IM
Depth of shower maximum and mass composition of cosmic rays from 50 PeV to 2 EeV measured with the LOFAR radio telescope
我们提出了一个更新的宇宙射线质量组成分析的能量范围$10^{16.8}$的$10^{18.3}$电子伏特从334个空气阵雨测量的LOFAR射电望远镜，并选择最小的偏差。在这个能量范围内，宇宙射线的来源预计将从银河系转移到河外来源。分析是基于一种改进的方法来推断深度的最大$X_{\rm max}$广泛的空气阵雨从无线电测量和空气阵雨模拟。我们给出了$X_{\rm max}$与初级能量的平均值和标准差的结果，并在分布水平上分析了$X_{\rm max}$数据集，以估计宇宙线的质量组成。我们的方法使用未分组的最大似然分析，利用现有的参数化的$X_{\rm max}$分布的每个元素。对强子相互作用的三种主要模型进行了重复分析。结果是一致的一个显着的轻质量分数，在最佳拟合$23$ $39$ $\%$质子加氦，这取决于强子相互作用模型的选择。中等质量原子核占主导地位。这证实了LOFAR的早期结果，$X_{\rm max}$的系统不确定性现在降低到$9$ $\mathrm{g/cm^2}$的7。我们发现协议的质量组成相比，皮埃尔俄歇天文台的结果，在统计和系统的不确定性。然而，与早期的LOFAR结果一致，我们发现平均值$X_{\rm max}$略低。这些数值与皮埃尔·俄歇天文台发现的数值存在矛盾，但与北半球其他宇宙线天文台的结果一致。
2021-05-02 astro-ph.HE hep-ex
Studies of the Time Structure of Extended Air Showers for Direction Reconstruction with the HAWC Outrigger Array
高海拔水切伦科夫（HAWC）伽马射线天文台是一个地面空气簇射阵列，旨在探测大气空气簇射的次级粒子在水中产生的切伦科夫光。为了提高在最高能量下的灵敏度，特别是对于落在主阵列之外的簇射芯，在主阵列（支腿阵列）周围安装了345个较小的水切伦科夫探测器（WCD）。这一扩展将HAWC的仪表化面积增加了四倍。随着阵列尺寸的增加，以及探测距离核心更远的簇射粒子的能力，了解簇射阵面的时间结构对于准确的方向重建至关重要，并要求进行适当的建模。在这方面的贡献，我们提出了一个模型的淋浴前所期望的观察得到的支腿从蒙特卡罗模拟。将该模型应用于簇射改造，研究了空气簇射参数的改进。
2019-08-29 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
Measurement of the properites of cosmic rays with the LOFAR radio telescope
高能宇宙射线撞击地球大气层，引发了次级粒子的级联，即广泛的空气簇射。空气簇射中的电子和正电子发出电磁辐射。LOFAR射电望远镜在10至240兆赫的频率范围内探测到这种发射。这些数据被用来确定入射宇宙射线的性质。无线电技术现在通常用于测量能量范围从$10^{17}$到$10^{18}$ eV的宇宙射线的到达方向、能量和粒子类型（原子质量）。这一能量区域具有特殊的天体物理学意义，因为在这一区域，预期宇宙射线将从银河系起源过渡到银河系外起源。为了说明，LOFAR的结果被用来设置模型的约束条件，以描述高能宇宙射线的起源。
2017-05-11 astro-ph.HE
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
Prospects for measuring the longitudinal particle distribution of cosmic-ray air showers with SKA
我们探讨的可能性，测量的纵向轮廓的个别空气淋浴超过$X_{\rm max}$时，使用非常密集的无线电阵列，如SKA。将在澳大利亚建造的平方公里阵列的低频部分的特点是在半径500米的内核区域内有大约$50,000$天线的巨大天线密度，频带从50到350兆赫。从CoREAS模拟，SKA-Low天线模型加上噪声贡献，以及适应LOFAR分析脚本，我们获得了簇射最大值$X_{\rm max}$和能量的分辨率，大大优于LOFAR。已经从这个设置，我们表明，至少有一个额外的参数的纵向轮廓可以测量。这将通过测量额外的成分依赖量来改进质量成分分析。此外，它将提供一个机会来区分强子相互作用模型的不同预测，从而在人造加速器之外的能级上为强子物理学做出贡献。
2023-03-16 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
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
Air showers, hadronic models, and muon production
研究了超高能宇宙射线引发的扩展空气簇射发展过程中μ介子产生的一些特征。利用最新版本的AIRES空气簇射模拟系统，我们分析和讨论了观测到的实验测量和模拟数据之间的差异。
2019-04-26 astro-ph.HE
Search for Neutrino Generated Air Shower Candidates with Energy More than 5$\cdot$10$^{18}$ eV and Zenith Angle $θ$ $\geq$ 50$^\circ$
由于物质的物理性质，中微子空气簇射可以在大气的任何部分形成。一般来说，中微子产生的空气簇射是高度倾斜的，形成于近地面，即年轻簇射。因此，在这种空气簇射的信号中应该预期大量峰值[1，2，3]。我们工作的目标是寻找中微子产生的空气簇射候选者。为此，我们分析了来自具有不同面积和能量阈值的闪烁探测器的大量数据[1，2]。对雅库茨克阵列数据的初步分析表明，中微子没有产生空气簇射，但这并不意味着这种空气簇射不存在。这将需要进一步分析高度倾斜的阵雨。为了做到这一点，需要改进记录和处理空气簇射的方法。
2016-12-28 astro-ph.HE
SELFAS2 : radio emission from cosmic ray air showers. Effect of realistic air refractive index
使用模拟代码SELFAS2，我们提出的预测广泛的空气簇射（EAS）在其发展过程中在大气中发射的无线电信号。来自空气簇射的MHz范围的无线电发射是两种机制的叠加：由于地球磁场中电子和正电子的系统相反漂移引起的横向电流的变化和由于簇射锋中过量电子引起的过量电荷的变化。在本文中，我们特别强调现实的空气折射率对SELFAS2预测的无线电信号的影响。
2012-12-06 astro-ph.HE
Atmospheric multiple scattering of fluorescence and Cherenkov light emitted by extensive air showers
由空气簇射发射的光的大气光的散射不仅衰减来自簇射的直接荧光，而且有助于观察到的簇射光。到目前为止，在对观测到的空气簇射光学图像进行常规分析时，只考虑了直接和单散射的切伦科夫光子。本文提出了一种计算多次散射光对光学空气簇射图像贡献的蒙特卡罗方法，并给出了模拟结果和散射光对测量的簇射信号贡献的参数化。
2009-04-21 astro-ph.HE
Analysis of Longitudinal Air Shower Profiles measured by the Pierre Auger Observatory
我们描述了由皮埃尔·俄歇天文台的荧光探测器测量的纵向空气簇射剖面的分析，并给出了能量大于10^18 eV的大范围空气簇射的最大深度Xmax的测量结果。测得的能量演化的平均值的Xmax和它的波动进行比较，不同的初级粒子的空气簇射模拟。
2011-03-30 astro-ph.HE
What the radio signal tells about the cosmic-ray air shower
本文简要地概述了宇宙线引起的空气簇射的射电辐射物理。它将表明，在不同的距离从簇射轴的无线电信号提供了补充信息的纵向簇射演化，特别是早期的部分，和簇射核心中的电子分布。这补充了从表面，荧光和μ子探测器获得的信息，并且在获得空气簇射的全面图像方面非常有用。
2012-07-08 astro-ph.HE
Test of hadronic interaction models with air shower data
高能强子相互作用的描述在（天体物理）解释气簇数据中起着重要的作用。对于空气簇射的发展（能量和运动学范围）重要的参数空间远远超出了今天的加速器能力。因此，精确测量的空气簇射被用来约束现代模型来描述高能强子相互作用。所获得的结果是在加速器上获得的信息的补充，并增加了我们对高能强子相互作用的理解。
2009-10-28 astro-ph.HE
The Greisen Function and its Ability to Describe Air-Shower Profiles
本文探讨了Greisen函数描述空气簇射纵向轮廓的能力，证明其适用于强子簇射，并提出利用该函数的轮廓形状鉴别强子与光子的新方法。
2023-06-26 astro-ph.HE
Measurement of radio emission from extensive air showers
天体粒子物理学的一个新的有希望的发展是测量广泛的空气簇射的无线电发射。级联中的粒子发射同步辐射（30 - 90 MHz），其用偶极天线阵列检测。最近的实验工作进行了讨论。
2009-10-12 astro-ph.HE
Sensitivity of Extensive Air Showers to Features of Hadronic Interactions at Ultra-High Energies
我们研究了广泛的空气簇射发展的依赖性的第一强子相互作用在超高能量发生在启动阶段的空气簇射级联。标准空气簇射观测值的解释取决于这些相互作用的特性。因此，目前很难从对空气簇射数据的分析中得出确定的结论，例如关于初级宇宙射线质量组成的结论。另一方面，一个已知的初级质量组成将使我们能够研究强子相互作用的质心能量远高于范围内，是可以访问的加速器测量。
2009-06-02 astro-ph.HE
Universality of electron-positron distributions in extensive air showers
利用大量模拟的大尺度大气簇射，我们研究了极高能宇宙线大气簇射中电子和正电子分布的普适性特征。大多数粒子分布仅取决于簇射最大值的深度和在该深度处级联中的粒子数。我们提供了多维参数化的粒子能量，垂直和水平的动量角，横向距离，和时间分布的簇射阵面的电子-正电子分布。这些参数化可以用来获得现实的电子-正电子分布在广泛的空气簇射的数据分析和模拟切伦科夫辐射，荧光信号，和无线电发射。
2009-02-03 astro-ph.HE
Discrimination of muons for mass composition studies of inclined air showers detected with IceTop
IceTop是IceCube的表面阵列，可测量能量范围为1 PeV至几个EeV、天顶角范围高达$\approx$ 36 $^\circ$的宇宙射线的空气簇射。该探测器阵列还可以测量能量高于20 PeV的较大天顶角处的空气簇射。与较重的宇宙射线原色相比，来自较轻原色的空气簇射到达阵列将产生较少的μ子。因此，区分这些μ子与簇射中的电磁分量可以允许测量初级质量。本文将介绍一项利用能量为20-100 PeV、天顶角范围为45 $^\circ$ -60 $^\circ$的Monte-Carlo空气簇射鉴别μ子的研究。区分是使用基于电荷和时间的切割来完成的，这使得我们能够在每个簇射中选择类似μ子的信号。将讨论这种分析的方法，其目的是在逐事件的基础上将测得的空气阵雨分类为轻或重。
2021-07-23 astro-ph.HE
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
Proton-air interactions at ultra-high energies in muon-depleted air showers with different depths
本文研究超高能质子-空气相互作用中中性π介子能谱硬度，发现参数Λ_μ随簇射极大深度X_max演化，并证明当前探测器可达到区分强子相互作用模型所需的统计精度。
2024-11-25 astro-ph.HE
Disentangling the Air Shower Components Using Scintillation and Water Cherenkov Detectors
我们考虑一个地面阵列的闪烁和水切伦科夫探测器的目的是确定μ子含量的空气簇射。这两种类型的探测器对空气簇射的成分的不同响应特性提供了一种推断它们的相对贡献的方法。我们使用一个详细的模拟来估计参数的影响，如闪烁探测器的大小，在确定的μ子组件的大小。
2012-08-10 astro-ph.HE
Prospects for determining air shower characteristics through geosynchrotron emission arrival times
使用模拟的地球同步辐射从广泛的空气淋浴，我们提出了一个关系的形状的地球同步辐射前的观察者的距离最大的空气淋浴。通过分析无线电脉冲在几个无线电天线在一个空气簇射阵列的相对到达时间，这个关系可以用来估计深度的最大的广泛的空气簇射，如果它的影响位置是已知的，允许估计初级粒子的种类。反之亦然，如果有最大深度的外部估计，则该关系提供了对簇射核心的撞击位置的估计。在实际情况下，当到簇射核的距离不超过7 km时，该方法提供的重建不确定性降至30 g/cm ^2。该方法要求高精度地知道波达方向。
2010-04-05 astro-ph.HE
Measurements of the Cosmic Ray Composition with Air Shower Experiments
在本文中，我们审查的空气簇射数据有关的质量组成的宇宙射线以上10 $^{15}$ eV。在解释了空气簇射观测值与宇宙射线的初始质量和能量之间的基本关系之后，我们介绍了用表面探测器研究宇宙射线成分的不同方法和结果。此外，我们还讨论了非成像切伦科夫探测器和荧光望远镜的空气簇射的纵向发展的测量。这些实验结果的解释，在初级质量是非常容易受到理论的不确定性的强子相互作用的空气簇射。然而，我们试图计算对数质量的数据使用不同的强子相互作用模型，并研究其能量依赖性从10 $^{15}$到10 $^{20}$ eV。
2012-02-19 astro-ph.HE
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
Update on the Combined Analysis of Muon Measurements from Nine Air Shower Experiments
在过去的二十年里，各种实验已经测量了大量空气簇射中的μ子密度，其数量级超过了初级能量的几个数量级。虽然一些实验观察到模拟和实验测量的空气簇射之间的μ子密度差异，但其他实验报告没有差异。我们将提出一个更新的荟萃分析的μ子测量从9个空气簇射实验，包括簇射能量之间的几个PeV和几十个EeV和μ子的阈值能量从几个100兆电子伏到约10 GeV。为了比较不同实验的测量结果，对它们的能量尺度进行了交叉校准，并使用基于空气簇射模拟的通用参考尺度对实验数据进行了比较。超过10 PeV，我们发现一个μ子过剩相对于所有强子相互作用模型，这是增加淋浴能量的模拟。对于EPOS-LHC和QGSJet-II.04，在不同的实验不确定性假设下，详细分析了斜率增加的显著性。
2021-08-20 astro-ph.HE
Status of Air Shower Simulations
综述了大范围空气簇射（EAS）模拟方法的现状。数值和蒙特卡罗方法相结合的EAS发展的描述的优势进行了讨论。简要介绍了宇宙线相互作用模型的物理内容，并将其预测结果与第一个大型强子对撞机数据进行了比较。最后，分析了与“脚踝”能量处宇宙线成分有关的一些悬而未决的问题。
2010-10-07 astro-ph.HE
Simulation of the Radiation Energy Release in Air Showers
使用CoREAS模拟代码对大范围空气簇射以MHz辐射形式释放的能量进行了模拟研究。我们开发了一种有效的方法来提取这种辐射能量的空气簇射模拟。我们确定的辐射能量释放的纵向剖面，并比较它的能量沉积的纵向剖面的电磁组件的空气簇射。我们发现，校正的地磁发射的几何依赖性的辐射能量的尺度二次与空气簇射的电磁分量中的能量的二阶依赖于大气密度的簇射发展的最大值的位置$X_\mathrm{max}$。在无法获得$X_\mathrm{max}$的测量中，可以使用空气簇射的入射方向的天顶角来近似这种二阶相关性，而精度只有很小的恶化。这种方法的结果是在一个内在的不确定性为4%的电磁簇射能量，这是远远低于目前的实验不确定性。
2016-09-19 astro-ph.HE
REAS3: Monte Carlo simulations of radio emission from cosmic ray air showers using an "end-point" formalism
近年来，用于模拟宇宙射线空气簇射的无线电发射的可免费获得的蒙特卡罗代码REAS已经发展到包括空气簇射物理的全部复杂性。然而，在REAS 2和所有其他时域模型中，通过叠加单个空气簇射电子和正电子的辐射来计算无线电发射，对发射贡献的计算并不完全一致。在这篇文章中，我们提出了一个修订后的实施REAS 3，它结合了丢失的无线电发射由于带电粒子的数量的变化，在空气簇射演化过程中使用的“端点形式主义”。随着这些发射贡献的列入，模拟的无线电脉冲的结构从单极到双极的变化，和方位角的发射模式变得几乎对称。剩余的不对称性可以通过无线电发射来解释，无线电发射是由于空气簇射中的净电荷过剩的变化而引起的，这在新的实施中被自动考虑在内。REAS 3构成了第一个基于单粒子发射的自洽时域实现，考虑了空气簇射物理的全部复杂性，并免费提供给所有感兴趣的用户。
2010-10-26 astro-ph.HE
Enhancement of the radar signal of air showers due to time compression
我们调查的可行性检测广泛的空气阵雨的雷达技术在小于$\sim 25^\circ$的视角到阵雨轴。考虑到双基地雷达设置和淋浴的几何形状，其中接收器指向到达的淋浴，我们模拟反射的无线电波关闭的短寿命的等离子体产生的高能量的淋浴粒子在空气中。使用汤姆逊散射截面的无线电波和相干求和的贡献的反射无线电波的体积的等离子体盘，我们得到的时间演变的信号。分析了雷达回波的功率谱密度和接收功率。基于所获得的结果，我们讨论了可能的模式的雷达探测广泛的空气阵雨。
2013-10-02 astro-ph.HE
Air Shower Simulation and Hadronic Interactions
强子相互作用和空气簇射模拟工作组的这份报告的目的是概述该领域的现状，强调未决问题和不同实验的相关结果的比较。结果表明，广泛的空气簇射和相应的强子相互作用的一个近似的整体的理解已经达到。模拟提供了一个定性的描述，大量的空气簇射观测。然而，当纵向簇射轮廓的测量值之间的相关性相比，在地面上的横向粒子分布发现离散。该报告最后列出了一系列重要问题，这些问题应该得到解决，以便在理解强子相互作用方面取得进展，从而提高空气簇射模拟的可靠性。
2013-06-25 astro-ph.HE
Coherent transition radiation from the geomagnetically-induced current in cosmic-ray air showers: Implications for the anomalous events observed by ANITA
我们表明，相干跃迁辐射的电中性横向地磁电流（CTR-GM）在宇宙线的空气簇射提供了一个自然的，标准模型，解释最近的“邪恶”的事件所观察到的ANITA探测器。我们证明，天顶角小于约70度，结合高表面海拔，列入CTR-GM可以显着改变宇宙射线空气簇射发射的电场。因此，CTR-GM必须包括在无线电发射模型中，以提供穿越电介质边界的高能宇宙射线空气簇射的无线电发射的完整描述。
2019-07-26 astro-ph.HE
