Testing chemical composition of highest energy comic rays
本文研究了最高能量宇宙射线引起的空气簇射中簇射极大值深度分布的基本特征。它们的平均值和宽度之间的一致性，以及它们的能量依赖性进行了讨论，在一个简单的现象学模型的淋浴发展独立的假设高能量相互作用的详细功能。结果表明，可靠的信息，主要物种可以在分区方法。我们提出的例子表明初级宇宙射线的质量组成的变化的影响。
2013-09-23 astro-ph.HE
Mass Composition of Cosmic Rays with Combined Surface Detector Arrays
我们的研究利用恒定强度切割原理同时应用于宇宙射线的μ子和电磁探测器。我们使用的事实是，事件的顺序根据其信号的大小诱导在不同类型的表面探测器提供有关初级宇宙射线束的质量组成的信息，与强子相互作用的细节的灵敏度低。成分分析在膝盖能量进行广泛的空气阵雨具有极大值位于远离一个假想的天文台使用蒙特卡罗模拟。采用另一种类型的假想天文台来检查超高能量原色的组成，这些原色引发垂直空气簇射，并在近地面探测器处观测到最大值。
2017-08-21 astro-ph.HE
Spectra and Mass Composition of Ultrahigh-Energy Cosmic Rays from Point Sources
我们提出的光谱和质量组成的宇宙射线入射到地球的能量范围（0.5-2）10^20 eV。作为它们的来源，我们考虑距离小于40 Mpc的塞弗特星系，遵循这种中等功率物体的加速度模型。假设源处粒子的质量组成是混合的。生成光谱由函数E^（-g 0）描述，其中g 0是任意参数。结果表明，采用的假设，使它能够描述由HiRes和皮埃尔俄歇天文台提供的实验数据，使用不同的g 0值。
2012-04-25 astro-ph.HE
Mass composition of cosmic rays above 0.1 EeV by the Yakutsk array data
本文介绍了超高能和质量组成的宇宙射线的广延空气簇射（X $_{max}$）的纵向发展结果。X $_{max}$的测量是基于1974-2014年期间雅库茨克阵列切伦科夫辐射的观测数据。在10 $^{16}$ -5.7 $\cdot$ 10 $^{19}$ eV的能量范围内重建了单个簇射的级联曲线和最大X $_{max}$的深度。结果表明，参数dX $_{max}$ / dE在大气中的位移速率是非线性的，与能量有关。这样的特征表明质量组成的变化，这通过X $_{max}$在该能量区域中的波动来证实。宇宙射线的成分是用QGSJetII-04模型通过插值确定的。
2019-08-05 astro-ph.HE
Studying the nuclear mass composition of Ultra-High Energy Cosmic Rays with the Pierre Auger Observatory
皮埃尔·俄歇天文台的荧光探测器测量大气深度$X_{max}$，高能空气簇射的纵向轮廓在此达到最大值。这对宇宙射线的核质量组成很敏感。由于其混合设计，皮埃尔俄歇天文台还提供从表面探测器获得的独立实验观测数据，用于研究核质量组成。我们提出了$X_{max}$分布和更新的平均值和RMS值在不同的能量箱，并比较它们的预测不同的核质量的初级粒子和强子相互作用模型。我们还提出了来自地面水平组件的组成敏感的参数的结果。
2012-01-30 astro-ph.HE
Mass composition of cosmic rays determined by muon fraction with $\varepsilon_{thr.} \geq$ 1 GeV in air showers with energy greater than 5 EeV
分析了阈值为1 GeV的μ子与距离轴600 m的带电粒子的数量之比。考虑了能量大于5EeV、天顶角小于60度的空气簇射。实验数据与QGSJETII-04模型计算的各种原始核（包括伽马射线）的比较表明，能量高达$\sim$ 10 EeV的宇宙射线的质量组成主要由质子和氦核组成，有少量的重核。数据包括具有非常低的μ介子含量的空气簇射，其被假定为由初级伽马射线产生。
2020-08-03 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
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
From DAMPE to LHAASO: Rigidity Scales and Composition Changes in Galactic Cosmic Rays
School of Astronomy and Space Science, Nanjing University（南京大学天文与空间科学学院）；State Key Laboratory of Particle Astrophysics & Experimental Physics Division & Computing Center, 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、实验物理部及计算中心）
本文回顾DAMPE和LHAASO的宇宙射线测量，探讨不同粒子能谱在TeV-PeV范围的形状变化，发现刚性相似的谱软化及高能复杂演化，以揭示银河宇宙射线源和传播机制。
2026-09-09 astro-ph.HE
Anisotropies of different mass compositions of cosmic rays
宇宙线核在$\sim 200$ GV以上的光谱硬化和10 T附近的软化、PeV附近的全粒子谱的拐点以及100 TeV附近大尺度各向异性的振幅和相位的变化，表明了银河系宇宙射线起源和输运的复杂性。已经表明，附近的源（S）是最有可能的光谱和各向异性的这种光谱特征的原因。在这项工作中，我们研究了不同质量组成（或质量群）的宇宙射线在这个邻近源模型中的各向异性特征。我们表明，即使来自附近源分量的光谱特征与来自例如，远源的总体，各向异性特征更显着被识别。通过DAMPE和HERD等空间实验以及LHAASO等地面实验对宇宙射线的每种质量成分（组）的各向异性进行测量，预计不久的将来将能够对这一设想进行严格检验。
2019-12-12 astro-ph.HE
Probing the mass composition of primary cosmic rays from the effect of the geomagnetic field on EAS muons: A simulation study
大倾角蒙特卡罗宇宙线簇射的μ子含量分布受地球地磁场的影响。研究发现，正μ子和负μ子分布的形状受到地球地磁场的影响。地球地磁活动与宇宙线（CR）空气簇射μ子之间的这种相关性被发现对初级宇宙线的质量组成很敏感。
2022-05-30 astro-ph.HE
On the Origin of Ultra-high-energy Cosmic Rays Assuming a Heavy Mass Composition
Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）
本研究假设超高能宇宙射线由铁核组成，通过模拟传播研究其来源，发现活跃星系核与恒星burst星系相比更符合观测数据，但GMF偏转使源识别仍具挑战性。
2025-07-31 astro-ph.HE
Composition determination of cosmic rays from the muon content of the showers
超高能宇宙射线的起源和性质仍然是一个谜。然而，由于皮埃尔俄歇天文台和望远镜阵列的观测，近年来取得了很大进展。特别是，人们认为，作为能量的函数的宇宙射线的成分信息可以在理解其起源方面发挥重要作用。大范围空气簇射的μ子含量和簇射最大值的大气深度是主要质量组成的最佳指标。在这项工作中，我们考虑了一个极大似然的方法来进行质量组成分析的基础上测量的μ子地下μ子探测器的数量。分析是基于数值模拟的阵雨。探测器引入的效应和用于重建实验数据的方法也通过使用模拟淋浴的信息作为输入的专用模拟来考虑。为了说明该方法的使用，我们考虑AMIGA（俄歇μ子和填充地面阵列），皮埃尔俄歇天文台的低能量扩展，直接测量广泛的空气簇射的μ子含量。我们还详细研究了使用不同的高能强子相互作用模型的组成分析的影响。据发现，百分之几的预测μ子的数量之间的差异有显着的组成确定的影响。
2020-10-01 astro-ph.HE
Mass composition of cosmic rays with energy above 10**17 eV according to surface detectors of the Yakutsk EAS array
本文讨论了雅库茨克EAS阵列表面闪烁探测器测量的能量在$10^{17}$ eV以上的大范围空气簇射中带电粒子的横向分布。分析涵盖了1977年至2013年期间获得的数据。实验值进行了比较与使用CORSIKA代码在不同的强子相互作用模型的框架内获得的理论预测。对于QGSJet 01和QGSJet-II-04模型，观察到理论与实验之间的最佳一致性。在$(1-20) \times 10^{17}$ eV的能量范围内观察到宇宙射线质量组成向质子方向的变化。
2014-11-19 astro-ph.HE
Recent measurements of the spectrum and composition of cosmic rays between 10 TeV and 1 EeV from EAS experiments
本文综述了广延大气簇射实验在10 TeV至1 EeV能段对宇宙线全粒子能谱和元素成分的最新测量结果，并比较了EAS与直接探测器在膝区以下重叠能区的一致性，以揭示银河宇宙线加速传播机制及可能的新现象。
2025-09-21 astro-ph.HE
Universal cosmic rays energy spectrum and the mass composition at the 'ankle' and above
利用俄歇天文台和望远镜阵列计划最近公布的观测数据，对超高能宇宙射线（UHECR）的起源和组成进行了一些推论。我们主张将UHECR通量建模为银河系和河外成分的组合，在能谱的著名特征“脚踝”处交换主导作用。我们特别强调了单个实验的能量分辨率和它引入的可能偏差。我们最终将两个大实验的数据结合到一个“世界平均”的UHECR光谱中，并使用它，通过分析广泛的空气簇射（EAS）发展最大深度的分布来找到UHECR的质量组成：银河系和河外成分。我们研究了宇宙线源在空间的分布对质量成分的依赖关系。我们提出了一些模型在文献中存在的结果。我们在UHECR的银河系附近发现了河外源亏损的证据，这与小尺度各向异性分析结果相一致。
2017-06-19 astro-ph.HE
Remarks on the chemical composition of highest-energy cosmic rays
我们提出的论点，旨在调和明显矛盾的结果，关于宇宙射线的最高能量的化学成分，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。
2011-08-22 astro-ph.HE hep-ph
Irregularity in spectrum of the primary cosmic rays mass composition at an energy of ~ 10 PeV
本文研究约 10 PeV 能量下原初宇宙线质量组成的不规则性，发现重核占比存在局部极大值，并与变星 SR 和 WR 源相关。
2024-05-22 astro-ph.HE
Towards solving the mass-composition problem in ultra high energy cosmic rays
利用超高能宇宙射线的俄歇质量成分分析，在对$X_{max}$分布进行形状拟合的基础上，证明了俄歇、望远镜阵和HiRes测量的质量成分和能谱可以很好地吻合。对$X_{max}$分布的形状拟合分析表明，对于某些强子相互作用模型，测量的质子和氦分数之和可以饱和总通量。这样的p+He模型，与其他轻核的少量混合物，自然遵循宇宙学与复合和再加热阶段。所提出的模型的最根本的假设是假设氦和质子的实验分离的不可靠性，这允许考虑He/p比作为一个自由参数。这里给出的结果表明，具有主导p+He成分的模型很好地解释了俄歇和望远镜阵列的最新（2015 - 2017）数据中的倾角能谱，但在最高能量处与预期的Greisen-Zatsepin-Kuzmin截止有一些张力。Auger-Prime升级实验有很大的潜力来拒绝或确认这个模型。
2019-04-10 astro-ph.HE
A novel approach for deducing the mass composition of cosmic rays from lateral densities of EAS particles
对KASCADE实验能区宇宙线广延空气簇射进行了蒙特卡罗模拟研究。从模拟EAS的电子和μ子的横向分布特征出发，用一种新的方法提取了一些重要的EAS观测量，并证明了它们的CR质量灵敏度。该研究考虑到EAS电子和μ子的实验横向密度分布的问题后，引入的概念，本地年龄和分段斜率参数，旨在提取信息CR质量组成从观测数据。根据KASCADE数据（KCDC）分析得出的估计侧向簇射年龄和斜率与膝关节周围CR质量组成从轻到重逐渐变化的想法一致。
2019-08-12 astro-ph.HE
Estimation of the composition of ultra-high energy cosmic rays using the muon correlation method based on Yakutsk EAS array data
本研究提出一种基于μ子关联的新方法，结合QGSJet-II.04模型模拟与雅库茨克EAS阵列探测数据，实现了对能量高于$1.25×10^{19}$ eV的单个宇宙线事件的质量组成估算，识别出不同的初级粒子组。
2024-09-17 astro-ph.HE
Spectrum and composition of galactic cosmic rays accelerated in supernova remnants
考虑到不同类型超新星遗迹演化过程中的磁场放大和Alfvenic漂移，计算了超新星遗迹激波加速的高能质子和核的能谱。得到了宇宙射线在银河系中传播后的总能谱和元素组成。
2009-12-28 astro-ph.GA astro-ph.HE
Energy spectrum and mass composition of the primary cosmic rays based on the intensity of muon bundles detected in the NEVOD-DECOR experiment
National Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute)（国立核研究大学莫斯科工程物理学院）
NEVOD-DECOR实验通过分析缪子束强度数据，研究了宇宙射线的能谱和质量组成，并与模拟结果进行比较。
2025-08-07 astro-ph.HE
Probing the mass composition of TeV cosmic rays with HAWC
本文利用HAWC近5年数据在10 TeV至1 PeV能量区间反卷积宇宙线轻、中、重质量组能谱，采用QGSJET-II-04模型，发现各质量组能谱存在精细结构。
2025-09-21 astro-ph.HE
Dynamic model of a non-equilibrium chemical composition formation in the shell of single neutron stars
研究了新生中子星壳层在中微子能量损失冷却过程中形成非平衡化学成分的过程。建立了一个解释大量核能积累的模型，这种积累能使致密天体的X射线亮度维持较长时间。我们数值研究了最终的化学成分对模型的各种参数的依赖性。
2021-09-23 astro-ph.HE
Chemical Composition of Galactic Cosmic Rays with Space Experiments
宇宙辐射的起源和性质是现代天体物理学中最有趣的问题之一。对宇宙射线的化学成分和能谱的精确测量为这些问题提供了基本的见解。在本文中，我们将回顾现有的实验数据。具体而言，我们将分析空间实验收集的结果，讨论实验的不确定性和挑战，重点是PAMELA实验。
2012-08-07 astro-ph.HE hep-ex
Cosmic ray composition study using machine learning at the IceCube Neutrino Observatory
膝区宇宙线质量组成（$\sim 3$ PeV）的评估对于理解宇宙射线从银河系到河外源的起源转变至关重要。南极冰立方中微子观测站是一个多组件探测器，由冰顶表面阵列和冰立方深层探测器组成。通过将现代机器学习技术应用于在冰立方天文台的两个探测器组件中同时重建的宇宙射线空气簇射，可以测量该过渡区中初级宇宙射线的能量和质量。在这方面的贡献，我们将讨论目前正在开发的IceCube观测的重建性能和组成的灵敏度。
2019-08-18 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
On the origin and composition of Galactic cosmic rays
银河系宇宙射线（GCR）的组成与标准（宇宙）组成有很强的相似性，但也有明显的差异，最重要的是Ne 22/Ne 20的高同位素比率，GCR中的Ne 22/Ne 20比太阳高出约5倍。这一比率提供了关于大湖区起源的关键信息。我们调查的想法，GCR是由超新星爆炸的前冲击加速，因为他们通过大质量恒星的前超新星风和通过星际介质运行。我们使用详细的风和核心收益率的旋转和非旋转模型的大质量恒星的质量损失，以及简单的模型的属性的前向冲击和星周介质。我们发现，如果GCR只在Sedov相早期加速，激波速度>1500-1900 km/s，则可以解释观测到的GCR Ne 22/Ne 20比值。发现加速效率的数量级为1.e-6 - 1.e-5，即在GCR能量下，激波遇到的百万个粒子中只有少数粒子逃逸出SN。我们还定量地表明，广泛宣传的GCR在超级气泡中加速的想法不能解释GCR中的高Ne 22/Ne 20比
2011-12-19 astro-ph.HE
Detection of cosmic rays in the PeV to EeV energy range
膝盖周围的宇宙射线通常被认为是银河系的起源。对它们的能谱和化学成分的观测对于理解这些宇宙射线的加速和传播非常重要。此外，还需要澄清从银河系到河外来源的过渡。在本文中，最近的实验结果测量周围的膝盖将审查与检测技术。将讨论在膝盖到脚踝的能量范围内的全粒子能谱和组成的结果。
2017-02-28 astro-ph.HE
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
Study of the chemical composition of high energy cosmic rays using the muon LDF of EAS between $10^{17.25}$ eV and $10^{17.75}$ eV
我们探索的可行性估计初级宇宙线成分在高能量的广泛的空气簇射（EAS）在地面和地下水平的两个参数的研究与Monte Carlo模拟使用新的EPOS和QGSJETII强子模型与LHC数据调整。也就是说，μ子横向分布函数的斜率和密度在给定的距离在这项工作中进行了分析。区分初级质量的能力根据每个参数的优值因子进行量化。该分析考虑了三种不同的初级粒子（质子、铁和伽马）、四种不同的天顶角（0 $^{\circ}$、15 $^{\circ}$、30 $^{\circ}$和45 $^{\circ}$）以及初级能量$10^{17.25}$ eV、$10^{17.50}$ eV和$10^{17.75}$ eV。
2015-01-09 astro-ph.HE
Measurement of the chemical composition of the ultra-high-energy cosmic rays with the Pierre Auger Observatory
皮埃尔·俄歇天文台通过两种独立的探测技术推断出超高能宇宙射线的化学成分。荧光探测器（FD）测量高能空气簇射的纵向轮廓，并可确定簇射最大值$X_{max}$的深度，该深度对初级宇宙射线的化学成分敏感。此外，表面探测器（SD）的测量提供了基于μ子簇射分量的独立实验观测值，以分析化学成分。我们提出的$X_{max}$分布和质量组成的FD和SD的能量$E \geq 10^{18}$ \，eV的测量结果。根据不同的强子相互作用模型的质子和铁原色的预期的数据将进行比较。
2015-01-26 astro-ph.HE astro-ph.IM
Cosmogenic gamma-rays and the composition of cosmic rays
我们讨论了探测超高能（UHE）宇宙线（CR）核的来源，通过他们的宇宙成因的γ射线在GeV到TeV的能量范围内的发射的前景。这些伽马射线是由CR在宇宙辐射背景中传播期间发射的高能光子、电子和正电子引发的电磁级联产生的，并且与源附近的伽马射线的同时发射无关。UHE CR核（具有质量数A和电荷Z）的相应产生功率由π介子光生（~ A）和贝特-海特勒对产生（~ Z^2）控制。我们表明，宇宙成因的γ射线信号从一个单一的稳定UHE CR源通常是更强大的源成分和注入光谱的变化比宇宙成因中微子的伴随信号。我们研究了河外CR源的漫射辐射和最近源的点源辐射。
2011-05-25 astro-ph.CO astro-ph.HE
Study of Mass Composition of Cosmic Rays with IceTop and IceCube
冰立方中微子观测站是南极的一个多部件探测器，用于探测天体物理事件中出现的高能粒子。这些粒子为我们提供了对其来源的基本性质和行为的见解。除了它在中微子天文学中的主要用途和优点外，将IceCube与其表面阵列IceTop结合使用也使其成为独特的三维宇宙射线探测器。这一独特的特征有助于在从银河系到河外源的过渡区进行详细的宇宙射线分析。我们将介绍在建立初级宇宙射线质量估算框架的多个方面取得的进展。第一种技术依赖于表面信号分布的基于似然性的分析，并改进了标准重建技术。第二个使用图神经网络中的先进方法，除了IceTop的全局淋浴足迹功能之外，还使用完整的冰中淋浴足迹。两种方法的组成分析之间的比较，以及一个可能的扩展的分析技术，亚PeV宇宙射线空气簇射也将被讨论。
2021-07-20 astro-ph.HE
The Physics of UHECRs: Spectra, Composition and the Transition Galactic-Extragalactic
本文结合天体物理源的理论设想，综述了超高能宇宙射线的通量和质量组成的实验证据。在这种情况下，我们还讨论了预期的过渡之间的宇宙射线产生的银河系内部和那些来自星系际空间。
2017-06-05 astro-ph.HE
High-Energy Cosmic Rays from Radio Galaxies
最近，对射电星系的详细研究强调，这些来源可能是在$3\,\text{EeV}$上方观测到的宇宙射线的来源。在这里，该模型的相关性在低于$3\,\text{EeV}$的能量进行了研究。因此，在强源演化的情况下，射电星系的平均贡献可以准确地解释观测到的第二膝和踝之间的CR通量。然而，该模型不能提供所观察到的化学组成的能量$\lesssim 1\,\text{EeV}$处的增加的重量和变化。此外，它暴露出，在地球上的化学成分的变化也显示出在较高的能量与观测明显不一致，表明半人马座A和天鹅座A的成分贡献需要较少的差异。
2018-12-22 astro-ph.HE
Ultra high energy cosmic rays from past activity of Andromeda galaxy
结果表明，仙女座星系中与超大质量黑洞的生长和过去活动有关的相对论喷流可能是能量大于$10^{15}$ eV的宇宙射线的主要来源。大部分的宇宙射线能量都与喷流的弓形激波有关，该激波产生多PeV的宇宙射线，成分较轻。具有重成分的最高能量宇宙射线产生于喷流本身。计算了仙女座星系产生的高能粒子传播到地球的光谱，并与观测结果进行了比较。
2022-11-28 astro-ph.HE
Energy spectrum and mass composition of cosmic rays from Phase I data measured using the Pierre Auger Observatory
基于皮埃尔·奥格观测站第一阶段数据，结合荧光探测器与地面探测器测量，精确给出了超高能宇宙线的能谱和质量组成，并将测量能量下限分别扩展至6 PeV和60 PeV。
2025-01-03 astro-ph.HE
Ultrahigh energy cosmic rays and neutrinos from light nuclei composition
高能宇宙射线（UHECR）注入时的重子质量组成及其在传播过程中与宇宙光子背景的相互作用直接决定了地球上的UHECR通量。在这些相互作用中产生的次级中微子和光子是UHECR源的重要天体物理信使。皮埃尔俄歇天文台（PAO）获得的最新数据的建模表明，混合元素组成的UHECR与踝下光谱被解释为不同类别的源比超级踝区域（$> 10^{18.7}$ eV）。在这项工作中，我们得到了两种适合的UHECR谱-一个与一个单一的人口的来源，包括$^1$ H和$^2$他，在能量范围内开始在$\approx 10^{18}$ eV-另一个为代表性的原子核$^1$ H，$^4$他，$^{14}$ N和$^{28}$ Si在注入的混合组合物，其中一个适合是从以上$\approx 10^{18.7}$ eV。在这两种情况下，我们认为源发射率的演变是一个简单的幂律红移。我们测试的H+He组合物的可信度通过改变源属性在很宽的范围内的值和比较的结果，获得的H+He+N+Si组合物，使用蒙特卡罗模拟工具CRPropa 3。二次电子和光子的传播使用宇宙射线传输代码DINT。通过拟合UHECR谱，我们对源谱指数、源演化指数和源总体截止刚度进行了限制。在轻核注入模型下，宇宙成因中微子通量可以进一步限制丰度分数和最大源红移。
2019-04-24 astro-ph.HE
Towards the Composition of sub-PeV Cosmic Rays at IceCube
Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）
针对 IceCube 低能触发系统记录的数百 TeV 宇宙线空气簇射，提出结合地面与冰内探测器信号、利用卷积神经网络进行原初成分识别的新方法，填补了 sub-PeV 能区观测空白并提升了质量鉴别与能量重建性能。
2025-11-07 astro-ph.HE
Particle Spectra and Mass Composition in the Ultra-High Energy Region in the Framework of the Galactic Origin of Cosmic Rays
自洽描述所观察到的宇宙射线光谱的所有基本特征和主要成分的变化在能量范围内的$10^{15}÷10^{20}$ eV的银河系起源的情况下检查的可能性。我们假设存在银河系源，它将粒子加速到$\sim 3\cdot 10^{18}Z$ eV，并考虑到银河系中物质和磁场的高度不均匀（分形状）分布，导致粒子的自由路径非常大（“列维飞行”），以及在$\sim 10^{18}$ eV以上观测到的宇宙射线通量的压倒性贡献，这些粒子到达太阳系时没有散射。我们的方案是完善的基础上，最近的实验结果的主要质量组成。模型预测，这可能是在不久的将来与改进的高精度测量验证进行了讨论。
2017-03-08 astro-ph.HE
Past Galactic GRBs, and the origin and composition of ultrahigh-energy cosmic rays
皮埃尔·俄歇天文台的最新结果表明，超高能宇宙射线（UHECR）的化学成分与能量有关，在高能量下重元素的比例不断增加。这指出了银河系源的不可忽视的贡献，例如过去的伽马射线暴和银河系中其他罕见但强大的恒星爆炸。银河系磁场中的扩散效应改变了观测到的成分，并使UHECR的通量各向同性，在银河系中心方向上的各向异性高达百分之几，以及由于最近/最近爆发的位置而具有“热点”的一些小尺度各向异性。
2010-07-06 astro-ph.HE hep-ph
Nearby source interpretation of differences among light and medium composition spectra in cosmic rays
最近AMS-02报告了初级宇宙射线中质量成分（氖、镁、硅）能谱的精确测量结果，揭示了与轻成分（氦、碳、氧）不同的性质。本文提出了一个近源方案，并结合背景源的贡献，来解释宇宙线Ne，Mg，Si的新测量谱，特别是它们与He，C，O谱的差异。它们在高能量下的差异可以自然地由附近源的元素丰度来解释。具体地说，Ne、Mg、Si元素的近源与背景的丰度比比He、C、O元素的丰度比低$\sim1.7$倍。这种差异可能是由于祖星的恒星演化或附近源的加速过程/环境的丰度差异。这一方案可以同时解释CREAM/NUCLEON/DAMPE最近揭示的宇宙线谱的高能谱软化特征以及大尺度各向异性的能量依赖行为。据预测，Ne，Mg，Si组的PeV能量以下的偶极各向异性振幅小于He，C，O组，这可以用未来的测量进行测试。
2020-08-25 astro-ph.HE
The Lateral Distribution Function of Coherent Radio Emission from Extensive Air Showers; Determining the Chemical Composition of Cosmic Rays
用宏观描述方法计算了超高能宇宙射线引发的空气簇射相干电磁辐射的横向分布函数。本文导出了一个新的表达式，用于计算离观测者较近距离处的相干射电脉冲。它示出，对于小的距离到簇射轴的电脉冲的形状是由“煎饼”功能，描述的带电粒子的纵向分布内的簇射阵面，而对于大的距离的脉冲是由簇射轮廓确定。这反映在小距离和大距离处的LDF的不同缩放中。作为第一个应用程序，我们计算的LDF质子和铁引起的阵雨，我们表明，这提供了一个非常敏感的措施来区分这两个。我们表明，由于地磁和电荷过剩的贡献之间的干扰的辐射的强度图案是不圆对称的。
2010-08-19 astro-ph.HE
Isotopic Composition of Light Nuclei in Cosmic Rays: Results from AMS-01
宇宙射线中同位素的多样性使我们能够研究宇宙射线从产生到到达日球层的过程的不同方面。本文介绍了在0.2 - 1.4GeV的每个核子动能范围内，2H/4He，3He/4He，6Li/7Li，7Be/（9Be +10Be）和10B/11B同位素比值的测量结果。这些测量是根据阿尔法磁谱仪AMS-01在1998年6月STS-91飞行期间收集的数据进行的。
2011-06-12 astro-ph.HE hep-ex
Proton-Air Cross Section and Composition of Ultra High Energy Cosmic Rays Observed by Telescope Array
超高能宇宙射线（UHECR）提供了一种自然的粒子源，其能量超过了实验室中可以获得的能量。已经观察到能量超过$10^{20}$ eV的UHECR，其在动量中心框架中相当于433 TeV。利用这种天然的粒子来源，物理学家可以将$pp$截面的测量扩展到实验室中可实现的数量级以上，可能会发现新物理学的线索。质子-空气截面和UHECR QCD物理学的其他性质对于UHECR的来源和组成的研究本身也很重要，但是在这些能量下的强子模型仍然依赖于基于地面加速器数据的唯象和理论外推。UHECR数据可以用来改善质子-空气截面的这些外推，但其他强子模型参数仍然存在很大的不确定性。利用混合观测模式下收集到的高质量$X_{\mathrm{max}}$数据，利用望远镜阵列测量了$\sqrt{s} = 95$ TeV质子-空气非弹性截面。该测量还用于推断总质子-质子截面。
2017-11-02 astro-ph.HE
Origin of Ultrahigh Energy Galactic Cosmic Rays: The Isotropy Problem
我们研究了超高能宇宙射线（UHECR）在银河系中的传播，集中在脚踝以下的能量范围在4 EeV的频谱。基于随时间变化的扩散问题的解析解，采用Monte-Carlo方法，通过将源放置在随机位置来计算不连续性。假设一个源人口的规模与重子质量密度或恒星形成（如长GRB），我们得到的约束所产生的不稳定性和观测限制的组成和各向异性。结果表明，在1 e18 eV的组成和各向异性是难以再现的，并要求a）粒子平均自由程远小于回转半径，这意味着逃逸时间很长，b）组成比最近的俄歇数据所建议的要重，c）超高能亚踝分量主要是河外的，或者d）我们生活在超高能宇宙射线产生的一个罕见的平静期，目前的超高能宇宙射线强度远远低于银河系的平均时间。因此，我们建议一个强有力的观测重点，以确定UHECR组成约1 e18 eV。
2011-10-06 astro-ph.HE
The Origin of Galactic Cosmic Rays as Revealed by their Composition
银河系宇宙射线（GCR）被认为是在强烈的冲击中加速的，这些冲击是由横扫星际介质的大质量恒星风和超新星爆炸引起的。但是直到现在，从其中提取CR的星际介质的相位仍然难以捉摸。在这里，我们详细研究GCR源的组成推导出最近的测量AMS-02，旅行者1号和SuperTIGER实验，以获得信息的组成，电离状态和尘埃含量的GCR源水库。我们发现，CR材料的挥发性元素主要是加速从等离子体的温度高于$\sim 2$ MK，这是典型的热介质中发现的银河超级气泡的大规模恒星风和超新星爆炸的活动提供能量。另一个GCR成分是导致$^{22}$ Ne过剩的原因，它很可能是由于大质量星风在其终端激波中的加速引起的。根据银河系中与CR相关的$γ$射线光度，我们估计了超新星激波和风终止激波中的离子加速效率为$10^{-5}$量级。GCR源成分也显示了星际尘埃中所含的难熔元素优先加速的证据。我们认为，GCR耐火材料也产生于超气泡，从冲击加速和随后的溅射尘埃颗粒不断纳入热等离子体通过热蒸发嵌入分子云。我们的模型很好地解释了测量的所有主要和主要的初级CR从H到Zr的丰度，包括过剩的$^{22}$ Ne。
2021-09-13 astro-ph.HE
Ultra high energy cosmic rays: implications of Auger data for source spectra and chemical composition
我们使用动力学方程的方法来描述超高能宇宙线质子和原子核的传播，并计算预期的光谱和质量组成在地球上的源注入光谱和化学丰度的不同假设。当与皮埃尔俄歇天文台观测到的谱、伸长率$X_{max}(E)$和色散$σ(X_{max})$相比较时，可以得出几个重要的结论：a）原子核的注入谱必须非常硬，$\sim E^{-γ}$与$γ\sim 1-1.6$ ; b）源中电荷$Z$的原子核的最大能量必须是$\sim 5Z\times 10^{18}$ eV，因此不需要加速到极高的能量; c）只有在加入一个具有陡峭注入谱的{ \it ad hoc}轻河外组分（$\sim E^{-2.7}$）的代价下，才能得到与俄歇谱的拟合。从这个意义上说，在踝关节（$E_{A}\approx 5\times 10^{18}$ eV），所有的成分都来自河外，因此表明从银河到河外的宇宙射线的跃迁发生在踝关节以下。有趣的是，在光谱和标准化方面，上面假设的额外的河外光分量与最近由卡斯卡德-格兰德测量的分量相比很好。
2014-09-17 astro-ph.HE
Improving the Composition of Ultra High Energy Cosmic Rays with Ground Detector Data
本研究提出通过构建荧光望远镜与地面探测器观测数据的映射来补充超高能宇宙线簇射深度数据，基于Pierre Auger天文台黄金混合事件数据，预测了不同关联强度映射对宇宙线成分推断的统计提升效果。
2023-08-25 astro-ph.HE hep-ph
Disappointing model for ultrahigh-energy cosmic rays
俄歇天文台的观测数据表明，在（1 - 3）EeV处，超高能宇宙射线谱的化学成分以质子为主，随着能量的增加，其化学成分逐渐变重。为了解释这一特征，我们假设（1 - 3）EeV的质子是河外质子，并推导出它们的最大加速能量E_p^{max} \simeq 4 EeV，这与光谱和组成都是一致的。我们还假设了重核的刚性相关加速机制E_A^{max} = Z x E_p^{max}。该模型有相当令人失望的结果：i）没有π光子的CMB光子在河外空间的光生，因此ii）没有高能量宇宙成因中微子流量; iii）没有GZK截止的频谱; iv）没有相关性，由于核偏转在银河系磁场的最高能量附近的源。
2011-05-05 astro-ph.HE
Bayesian Inference Constraints on Astrophysical Production of Ultra-high Energy Cosmic Rays and Cosmogenic Neutrino Flux Predictions
能量为$\gg10^{15}$ eV的地外中微子流有可能作为高能宇宙的宇宙学探测器以及基本粒子相互作用的测试。宇宙成因中微子是由超高能宇宙射线（UHECR）与宇宙光子背景相互作用产生的，被认为是一种有保证的通量。然而，预期的中微子通量取决于最高能量的UHECR的组成;与较轻的核和质子相比，较重的核导致较低的中微子通量。本研究的目的是估计宇宙成因中微子光谱的范围与最近的宇宙射线光谱和成分数据使用一个完全推断贝叶斯方法相一致。这项研究假设了一系列与天体物理源、宇宙射线的通量和成分以及探测器系统不确定性相一致的源分布。应用于这项研究的技术是使用仿射不变的马尔可夫链蒙特卡罗，这是一个有效的贝叶斯推断工具，用于表征多维参数空间及其相关性。
2018-05-03 astro-ph.HE
On The Heavy Chemical Composition of the Ultra-High Energy Cosmic Rays
皮埃尔俄歇天文台（PAO）的簇射剖面测量可用于限制超高能宇宙线（UHECR）光谱的化学成分。特别是，PAO对簇射最大值的平均深度和簇射最大值深度的波动的测量表明，宇宙射线谱在最高测量能量（E > 10^{19} eV）下由相当窄的重或中等质量核分布（电荷）主导，并且在较低能量（E ~ 10^{18} eV）下主要包含较轻的核或质子。在这篇文章中，我们研究了传播的UHECR核的目标，使用这些测量，随着那些的频谱的形状，约束的化学成分的粒子加速的源的UHECR。我们发现，适度的星系际磁场，0.3 nG的强度与1兆秒差距的相干长度，很好的适合合并PAO数据可以找到的情况下，其中的源加速主要是中等质量的核（如氮或硅）。在没有星系际磁场的情况下，我们找不到任何可以容纳PAO数据的成分方案。对于由重或中等质量核主导的光谱，银河（和星系间）磁场预计将消除UHECR源和到达方向之间的任何显着的角相关性。
2010-03-24 astro-ph.HE
