The Fluorescence detector Array of Single-pixel Telescopes: Contributions to the 35th International Cosmic Ray Conference (ICRC 2017)
单像素望远镜荧光探测器阵列（FAST）对第35届国际宇宙射线会议的贡献，2017年7月12日至20日，韩国釜山
2017-08-04 astro-ph.HE astro-ph.IM
ShowerModel: A Python package for modelling cosmic-rayshowers, their light production and their detection
宇宙线观测站必须依靠蒙特卡罗模拟进行设计、校准和数据分析。详细的模拟在计算上要求很高。我们提出了一个名为ShowerModel的基于Python的软件包，用于模拟宇宙射线簇射、它们的光产生以及一系列望远镜的检测。它是基于参数化的切伦科夫和宇宙射线诱导的空气簇射的荧光发射。该软件包允许模拟荧光望远镜，成像空气切伦科夫望远镜，广角切伦科夫探测器或任何混合设计。ShowerModel被认为是一种加速计算的工具，不需要完全模拟，或者可以补充复杂的蒙特卡罗研究和数据分析（例如，作为交叉检查）。它也可以用于教育目的。
2021-02-28 astro-ph.HE astro-ph.IM
Development of the Reconstruction Procedure of the Fluorescence detector Array of Single-pixel Telescopes for measuring Ultra-High Energy Cosmic Rays
本文改进了FAST望远镜阵列的自上而下重建方法，结合机器学习首次猜测，实现了对超高能宇宙射线方向、深度和能量的高精度重建，并首次给出能量谱与成分测量。
2025-10-27 astro-ph.HE astro-ph.IM
The Small Contribution of Molecular Bremsstrahlung Radiation to the Air-Fluorescence Yield of Cosmic Ray Shower Particles
一个小的贡献的分子韧致辐射的紫外线范围内的空气荧光产率估计的基础上以前开发的方法在千兆赫频率范围内的淋浴的无线电探测的框架。首先，这种方法被证明是提供一个估计的主要贡献的荧光产量由于去激发的C $^3Π_{\mathrm{u}}$电子水平的氮分子的B $^3Π_{\mathrm{g}}$一个相当于$Y_{[337]}=(6.05\pm 1.50)~$兆电子伏$^{-1}$在800百帕的压力和293 K的温度条件下，比较以及以前的专门工作和实验结果。然后，在相同的压力和温度条件下，由分子韧致辐射诱导的荧光产额被发现是$Y_{[330-400]}^{\mathrm{MBR}}=0.10~$ MeV $^{-1}$的空气荧光探测器用于检测大气中的超高能宇宙射线引起的广泛的空气簇射感兴趣的波长范围内。这意味着，在荧光检测器检测到的波长在330和400 nm之间的$\simeq 175~$光子中，其中一个是由分子韧致辐射产生的。虽然很小，但当考虑荧光检测器的绝对能量标度时，这种贡献对于系统不确定性的总预算是不可忽略的。
2016-06-21 astro-ph.IM physics.ins-det
EUSO-TA ground based fluorescence detector: analysis of the detected events
EUSO-TA是一个地基荧光探测器，用于验证将在空间运行的超高能宇宙射线荧光探测器的设计。EUSO-TA利用JEM-EUSO计划开发的技术探测到了第一次空气簇射事件。它在美国犹他州的望远镜阵列（TA）站点运行。在望远镜阵列的Black Rock Mesa荧光探测器（TA-FDs）提供的外部触发下，EUSO-TA观测到了来自望远镜阵列中央激光设施和JEM-EUSO全球光系统原型等便携式激光器的9个超高能宇宙射线事件和几个激光事件。穿过EUSO-TA视场的宇宙射线事件（EUSO-TA探测到和未探测到的）的重建参数由望远镜阵列协作组提供。由于TA-FD的视场比EUSO-TA大（$\sim$大30倍），因此它们可以根据对大部分广泛的空气簇射轮廓（包括簇射最大值）的观测来重建宇宙线能量，而EUSO-TA只观测到一部分簇射，通常远离最大值。因此，对应于EUSO-TA信号的宇宙射线的能量看起来比实际的能量低。本文讨论了EUSO-TA探测到的宇宙线事件的分析。
2019-09-06 astro-ph.HE astro-ph.IM
Discarded low energy particles in extensive air shower simulations: Effect on the shower Missing and Invisible Energy
超高能宇宙线簇射中中性粒子携带的能量是荧光探测器无法探测到的。这种能量通常被称为“无形能量”。由于每个簇射都有一小部分不可见能量，因此使用荧光技术确定的能量总是小于初级能量，需要进行校正。这种校正，通常被称为“丢失的能量”，只能使用蒙特卡罗模拟来估计。在这篇文章中，我们详细研究了从模拟中丢弃低能粒子对估计丢失和不可见能量的影响。我们发现，虽然效果是不重要的不可见的能量，一个重要的偏差丢失的能量，可以达到30%或更多，这取决于低能量切割值。我们提出了一个处方，如何纠正这种偏见AIRES模拟，并给出了一个新的丢失的能量参数化，包括光子和QGSJET-II强子模型的结果。我们还表明，虽然失踪和不可见的能量是密切相关的，他们是概念上不同的想法，如果我们考虑介质的贡献，淋浴能量。
2009-11-13 astro-ph.HE astro-ph.IM
A Monte Carlo study of the relevance of fluorescence radiation in VHE gamma ray observations with Cherenkov telescopes
一般认为，荧光辐射在切伦科夫望远镜的性能中不起重要作用。然而，需要使用详细的蒙特卡罗模拟来验证该假设。为了做到这一点，我们已经实现了生产和跟踪的荧光辐射内CORSIKA代码，并模拟伽马射线诱导的阵雨在非常高的能量范围。迄今为止最准确的荧光产率数据用于此目的。已经研究了地面上两种光分量的分布，作为影响探测和重建伽马射线簇射的各种参数的函数，如孔径角。根据这些分布，我们确定了荧光辐射变得显著的条件。这些结果也将有助于估计切伦科夫望远镜观测中相应的系统误差。完整的模拟结果已经过交叉检查，在一个小样本的事件，对数值计算的基础上的一维淋浴配置文件，并发现是相互兼容的。这两种工具都可以用于进一步的研究，例如研究修改切伦科夫望远镜以测量广泛的空气簇射引起的荧光的可能性。
2017-08-31 astro-ph.IM
EASpy: Fast simulation of fluorescence and Cherenkov light from extended air showers at large zenith angles
本文提出 EASpy 框架，利用正负电子分布参数化快速模拟大天顶角下的广延大气簇射，准确计算切伦科夫与荧光辐射，在保证与 CORSIKA 等标准工具高度一致的同时大幅降低计算时间，并首次发现大天顶角下簇射图像随冲击距离增加而变宽变长的效应。
2023-07-27 astro-ph.IM
ESAF: Full Simulation of Space-Based Extensive Air Showers Detectors
未来通过天基荧光望远镜对超高能宇宙粒子（UHECP）产生的广泛空气簇射（EAS）的探测将打开宇宙的新窗口，并使宇宙射线和中微子天文学达到地面探测器几乎不可能达到的水平。在本文中，我们总结了在EUSO项目的背景下，通过详细的蒙特卡罗模拟的荧光技术中涉及的所有物理过程，从广泛的空气淋浴的发展，仪器的响应所获得的结果。特别强调的是在大气中的光传播和云的影响建模。给出了能量阈值和分辨率、方向分辨率以及X_（max）测定的主要结果。结果是基于EUSO望远镜的设计，但也扩展到更大，更灵敏的探测器。
2010-02-18 astro-ph.HE astro-ph.IM
Space-based Extensive Air Shower Optical Cherenkov and Fluorescence Measurements using SiPM Detectors in context of POEMMA
作为NASA天体物理探测级任务，极端多信使天体物理探测器（POEMMA）旨在识别超高能宇宙射线（UHECR）的来源并观察宇宙中微子。POEMMA由两个航天器组成，在525公里高度、28.5 $^\circ$倾角轨道上以松散编队飞行。每个航天器都有一个施密特望远镜，具有大的收集面积和宽视场（FoV）。采用一种新的焦平面进行优化，以观察紫外荧光信号从广泛的空气淋浴（EAS）和光学切伦科夫信号从EAS。在UHECR立体荧光模式下，POEMMA将测量20 EeV以上的UHECR的光谱，成分和全天分布，具有高统计数据以及对UHE中微子的显着灵敏度。POEMMA航天器被设计为快速重新定向到机会目标（ToO）中微子模式，以观察具有独特灵敏度的瞬态天体物理源。在这种模式下，POEMMA将能够通过测量地球中tau中微子相互作用引起的$τ$ -轻子衰变的向上移动的EAS来探测20 PeV以上的宇宙tau中微子事件。在本文中，POEMMA的科学目标和仪器设计进行了总结，重点是在POEMMA的SiPM实现，随着切伦科夫EAS信号的特性的范围内提供的宽波长灵敏度的SiPM的详细讨论。还将讨论SiPM和目前计划用于POEMMA的MAPMT之间的荧光响应的比较，评估SiPM执行EAS荧光测量的潜力。
2020-10-10 astro-ph.IM
Physics Goals and Status of JEM-EUSO and its Test Experiments
JEM-EUSO飞行任务旨在通过观测来自空间的空气簇射荧光来探索极端能量宇宙射线的起源。这架超宽视场望远镜从国际空间站向下俯瞰夜空，探测空气簇射发射的紫外光子（荧光和切伦科夫光子）。这种空间探测器提供了一次观测大量大气的绝佳机会，并将在运行几年内实现前所未有的统计数据。目前正在进行几项试验：例如，一个用于观测大气层边缘的荧光背景（EUSO-气球），另一个用于在地面演示用EUSO型望远镜探测空气簇射的能力（EUSO-TA）。本文将简要回顾飞行任务的科学目标，更新仪器的定义、性能和状况，以及测试实验的状况。
2015-04-10 astro-ph.HE astro-ph.IM
Reconstruction procedure of the Fluorescence detector Array of Single-pixel Telescopes (FAST)
针对下一代宇宙线探测器需大收集面积且低成本的需求，FAST合作组设计仅含四个PMT的简化荧光望远镜，提出神经网络初估加最小化拟合的两步重建法，并以望远镜阵列实验原型性能验证该技术。
2023-08-23 astro-ph.HE astro-ph.IM
Cerenkov Events Seen by The TALE Air Fluorescence Detector
望远镜阵列低能扩展（TALE）是一个混合的，空气荧光探测器（FD）/闪烁体阵列，旨在研究能量高于$\sim3\times10^{16}$ eV的宇宙射线引发的簇射。TALE FD位于犹他州西部沙漠，由10台覆盖海拔31-58 $^{\circ}$的望远镜和14台海拔3-31 $^{\circ}$的望远镜组成。与所有其他FD一样，由TALE记录的簇射事件的子集是簇射粒子产生的切伦科夫光占总观察到的光信号的子集。事实上，对于具有较高仰角覆盖范围的望远镜，低能切伦科夫事件构成了绝大多数触发的宇宙射线事件。在典型的FD数据分析过程中，丢弃该事件子集，并且仅保留大部分信号光子来自空气荧光的事件。在这次演讲中，我将报告一项研究，以重建TALE的高海拔观测望远镜所看到的“切伦科夫事件”。蒙特卡罗研究和对TALE观察到的真实事件的第一次观察看起来非常有希望。即使作为单目检测器，在此分析中采用的几何重建方法允许在一定程度上的指向精度。初步的蒙特卡罗研究表明，预期的能量分辨率优于25 $%$。有可能将TALE的低能量范围扩展到低于$10^{16}$ eV。这将是第一次将专门设计为空气荧光探测器的探测器用作成像切伦科夫探测器。
2013-09-30 astro-ph.HE astro-ph.IM
Atmospheric multiple scattering of fluorescence light from extensive air showers and effect of the aerosol size on the reconstruction of energy and depth of maximum
大范围空气簇射的能量和最大$X_{\rm max}$深度的重建依赖于荧光光子在大气中的多次散射。在这项工作中，我们解释了如何大气气溶胶，特别是它们的大小，在其传播过程中散射的荧光光子。使用蒙特卡罗模拟的光的散射，依赖于气溶胶条件的多个散射光的记录信号的贡献是完全参数化。第一次提出了一个明确的依赖于气溶胶的大小。最后，使用这个新的参数化，大气气溶胶对能量和对$X_{\rm max}$重建的影响，由地面探测器在$30~$ km观测到的垂直广泛的空气簇射：对于典型的气溶胶条件，多次散射导致能量的$5\pm1.5\%$和$X_{\rm max}$的$4.0\pm 1.5~$ g/cm $^2$的系统性高估，其中不确定性指的是气溶胶尺寸的变化。
2014-03-17 astro-ph.IM hep-ex physics.ao-ph
The Fluorescence Detector of the Pierre Auger Observatory (CALOR2010 Proceedings)
皮埃尔·俄歇天文台是一个专为研究超高能宇宙射线而设计的设施。该观测站结合了两种不同类型的探测器：一个由1，600个水切伦科夫站组成的地面阵列，放置在一个1.5公里的三角形网格上，覆盖3，000多公里$^2$ ;一个由24台望远镜组成的荧光探测器，位于地面阵列周边的4座建筑物内。每台荧光望远镜由440个光电倍增管组成，收集空气簇射中的带电次级粒子激发大气中的氮分子时产生的紫外线。由于氮荧光的强度与空气簇射期间沉积在大气中的能量成比例，因此空气荧光测量可用于对宇宙射线初级能量进行量热测量。由表面阵列和荧光望远镜独立观测到的阵雨，称为混合事件，对天文台的功能至关重要，因为它们允许对表面探测器进行独立于模型的校准。在本文中，我描述了探测器和最重要的测量。
2010-11-30 astro-ph.IM
Discarded low energy particles in extensive air shower simulations: Effect on the shower Energy Deposit
超高能宇宙线粒子在大气中引发的粒子级联模拟涉及大量粒子的产生和传播。由于跟踪每个粒子到其末端是不切实际的，因此低于特定能量（$E_{Cut}$）的粒子将从模拟中丢弃。在本文中，我们详细研究的影响，这削减对沉积在大气中的粒子级联AIRES模拟的总能量。能量沉积与荧光的发射直接相关，并且对于准确模拟荧光检测器中的簇射信号至关重要。不对丢弃的粒子进行校正会在与能量沉积相关的几个簇射观测值上引入偏差，其范围可以从3%到30%或更多，这取决于所使用的$E_{Cut}$值。提出了正确处理这些粒子的处方，并解决了由此产生的总能量沉积的校正，包括一个新的通用参数化的平均能量沉积每个粒子。在模拟中引入低能量切割以减少每次簇射所需的CPU时间，但以牺牲模拟精度为代价。我们发现，0.4 MeV削减电子和0.9 MeV削减γ是一个足够的妥协，并提出的处方是capablable消除由这种削减引入的偏见。该处方与能量切割值无关，并且可以用于校正和比较利用不同能量切割进行的模拟。
2009-11-13 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
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
Neutrino Telescope Array Letter of Intent: A Large Array of High Resolution Imaging Atmospheric Cherenkov and Fluorescence Detectors for Survey of Air-showers from Cosmic Tau Neutrinos in the PeV-EeV Energy Range
本意向书（LoI）描述了中微子望远镜阵列（NTA）项目的大纲和计划。高能中微子为强子加速提供了独特而无可争辩的证据。最近，冰立方已经报道了超过预期的来自大气秒的天文中微子候选者，但受到水切伦科夫探测方法的限制。下一代高能中微子望远镜应该能够为宇宙高能中微子建立无可争辩的证据。它不仅应该有数量级的更大的灵敏度，而且还应该有足够的指向精度来探测已知或未知的天文物体，而不会受到大气层的影响。拟议的装置是一个大型阵列的成像大气切伦科夫和荧光探测器的复眼站，具有宽视场和精细的观测能力，从PeV-EeV能量范围的宇宙τ中微子的空气簇射。这套先进的光学复杂系统主要是在全天空巡天高分辨率空气簇射探测器（Ashra）的基础上发展起来的，并采用τ簇射掠地方法对PeV-EeV τ中微子进行巡天。在标准GRB中微子注量的条件下，它可以对PeV-EeV τ中微子进行宽（30 ° x 360 °）和深（~400 Mpc）的巡天观测，而且在基本无背景的条件下，它的指向精度优于0.2 °。通过在宽视场中对掠地τ阵雨进行先进成像，我们的目标是明确发现和识别天文τ中微子源，为天体物理强子模型提供不可逃避的证据，以加速和/或在精确确定的方向上传播极高能量的质子。
2015-07-22 astro-ph.IM hep-ex
A Parametrization of Cosmic Ray Shower Profiles Based on Shower Width
宇宙线（CR）的空气簇射，通过空气荧光技术检测，重建部分使用的功能，参数化的每个淋浴的纵向轮廓。轮廓参数化产生簇射最大值的位置X_max，其对入射CR粒子类型（例如，p、C/N/O、Fe或光子）敏感。轮廓的积分与簇射能量直接相关。Pierre Auger荧光重建使用Gaisser-Hillas 4参数形式。HiRes小组使用了Gaisser-Hillas形式和3参数高斯年龄形式。历史上解析簇射理论还提出了其他形式;最著名的是由Greisen推广的3参数形式。我们的工作现在使用簇射半高宽，“fwhm”，和簇射不对称参数，“f”，统一所有三个轮廓函数的参数化。此外，簇射轮廓表示的新参数：（fwhm，f）的相关性大大降低超过Gaisser-Hillas参数（X_0，λ）。这允许簇射轮廓重建在大多数不相关的参数（fwhm，f）上添加约束（如果需要）。
2009-11-24 astro-ph.IM
HEAT - a low energy enhancement of the Pierre Auger Observatory
高海拔俄歇望远镜（英语：High Elevation Auger Telescopes，缩写：HEAT）是三个可倾斜的荧光望远镜，代表了阿根廷皮埃尔俄歇天文台（英语：Pierre Auger Observatory）南部站点荧光望远镜系统的低能量增强。皮埃尔·俄歇天文台是一个混合宇宙射线探测器，由24个荧光望远镜组成，用于测量广泛的空气簇射的荧光，并由1600个水切伦科夫探测器补充，以确定地面的粒子密度。在这种配置中，研究了初级能量为10^18 eV及以上的空气簇射。通过将能量阈值降低约一个数量级，降至10^17 eV的初级能量，HEAT提供了在一个非常有趣的能量范围内研究宇宙射线能谱和质量组成的可能性，预计将发生从银河到河外的宇宙射线跃迁。HEAT的安装于2009年完成，自2009年9月以来一直在持续采集数据。在这些程序中，提出了热的概念。第一批数据已经证明了HEAT标准俄歇荧光望远镜的出色补充。
2011-06-07 astro-ph.HE astro-ph.IM
Latest results of ultra-high-energy cosmic ray measurements with prototypes of the Fluorescence detector Array of Single-pixel Telescopes (FAST)
超高能宇宙射线（UHECR）的起源和性质是天体粒子物理学中的一个悬而未决的问题。出于对前所未有的孔径的进一步发展的需求，单像素望远镜荧光探测器阵列（FAST）是一个有前景的下一代地面UHECR天文台，旨在通过部署大量低成本荧光探测器来覆盖巨大的区域。全尺寸FAST原型由四个20厘米的光电倍增管组成，位于直径为1.6米的分段镜的焦点处。在过去的五年中，三个原型已经安装在美国犹他州的望远镜阵列实验中，一个原型安装在阿根廷门多萨的皮埃尔俄歇天文台，开始对两个半球的UHECR进行远程观测。我们报告这些FAST原型的最新结果，包括望远镜校准，大气监测，正在进行的电子升级，复杂的重建方法的发展，和UHECR检测。
2021-07-26 astro-ph.HE astro-ph.IM
Relevance of the fluorescence radiation in VHE gamma-ray observations with the Cherenkov technique
大气荧光通常被忽略的切伦科夫望远镜，无论是IACT和广角探测器阵列记录的信号重建。在本文中，我们量化的荧光的贡献，总的光记录在典型的观测配置。为此，我们在CORSIKA代码中实现了荧光的产生和跟踪。在地面（2200 m a.s.l.）在宽能量范围（$10^{-1} - 10^3$ TeV）内对γ射线簇射进行了模拟。相对荧光贡献已被评估为簇射能量和天顶距的函数。我们的研究结果表明，在距离撞击点小于200米的荧光污染是可以忽略不计的两种类型的望远镜。然而，在约1000米处，IACT中的污染约为5%。在这些核心距离，广角探测器记录的信号包含PeV区域约45%的大气荧光。
2018-12-05 astro-ph.IM
The Hybrid Energy Spectrum of TA's Middle Drum Detector and Surface Array
望远镜阵列实验使用混合探测器研究超高能宇宙射线。荧光望远镜测量当初级宇宙射线粒子与大气相互作用时产生的广泛空气簇射的纵向发展。与此同时，闪烁探测器测量撞击地面的二次簇射粒子的横向分布。中鼓（MD）荧光望远镜站由来自高分辨率蝇眼（HiRes）实验的14台望远镜组成，提供了与HiRes测量的直接联系。结合望远镜数据使用闪烁体探测器数据显著地改进了簇射的几何重建，并且因此提供了初级粒子能量的更精确的重建。介绍了中鼓混合光谱，并与中鼓站在单目模式下测量的混合光谱进行了比较。此外，混合数据在Middle Drum数据和表面阵列之间建立了联系。还示出了中间鼓混合能谱和闪烁体表面探测器（SD）谱之间的比较。
2014-10-12 astro-ph.HE astro-ph.IM
The observation of Extensive Air Showers from an Earth-Orbiting Satellite
在本文中，我们审查的主要问题，从空间探测广泛的空气簇射（EAS）。EAS是由超高能宇宙粒子（UHECP）与大气相互作用产生的，可以通过探测空气荧光紫外光从轨道望远镜观察到。我们定义的要求，并提供设计和优化一个合适的望远镜所需的主要公式和图。最后估计了理想条件下的预期性能。
2011-11-11 astro-ph.HE astro-ph.IM
High Quantum Efficiency Phototubes for Atmospheric Fluorescence Telescopes
探测大气中来自大范围空气簇射的荧光已经成为精确测量超高能宇宙线粒子能量和质量的有力工具。使用镜面面积为10平方米或更大的大面积成像望远镜，可以观测到30公里或更远的阵雨。低噪声光电倍增管矩阵被用来检测微弱的光的空气淋浴对周围的夜空背景噪声。发现这种系统的信噪比与反射镜面积的平方根乘以光电管的量子效率成正比。因此，更高的量子效率可能会提高测量质量和/或导致建造更紧凑的望远镜。在本文中，我们将讨论这种改进，预计从高量子效率的光电管，成为最近才在市场上。一系列的模拟已经进行了不同类型的市售高量子效率光电管的数据。结果表明，更高的孔径，从而增加了这种望远镜的统计数据。此外，可以提高重建的质量。
2009-07-21 astro-ph.IM
Detecting ultra-high-energy cosmic rays with prototypes of the Fluorescence detector Array of Single-pixel Telescopes (FAST) in both hemispheres
针对超高能宇宙线事件稀缺、起源探寻因成分偏复杂的问题，本文介绍了拟研发的低成本易部署FAST探测器，利用南北半球原型验证设计与观测技术，并报告了观测现状、性能结果及小型阵列研发进展。
2023-08-23 astro-ph.HE astro-ph.IM
Possibility of Using a Satellite-Based Detector for Recording Cherenkov Light from Ultrahigh-Energy Extensive Air Showers Penetrating into the Ocean Water
我们估计了切伦科夫辐射的反射分量，它是在海洋表面上一次能量为10^20 eV的大范围空气簇射的发展过程中产生的。已经表明，在TUS实验的条件下，在荧光轨迹末端的反射切伦科夫光子的闪光可以在天顶距高达20度的簇射中被识别。
2011-10-13 astro-ph.HE astro-ph.IM
Depth of Maximum of Air-Shower Profiles at the Pierre Auger Observatory: Measurements at Energies above 10^17.8 eV
我们报告了皮埃尔·俄歇天文台的荧光望远镜观测到的能量在10^17.8 eV以上的大范围空气簇射分布的最大深度Xmax的分布。详细描述了选择具有最小抽样偏差的数据样本的分析方法，以及实验交叉检查和系统不确定性。此外，我们讨论了探测器的接受度和分辨率的Xmax测量，并提供其参数作为能量的函数。的平均值和标准偏差的Xmax分布的能量依赖性进行比较，空气淋浴模拟不同的核primaries和解释的平均值和方差的对数质量分布在大气层的顶部。
2015-03-06 astro-ph.HE astro-ph.IM
Observing ultra-high energy cosmic rays with prototypes of the Fluorescence detector Array of Single-pixel Telescopes (FAST) in both hemispheres
超高能宇宙射线（UHECR）的起源和性质是天体粒子物理学界研究的热点。单像素望远镜荧光探测器阵列（FAST）是为下一代地面UHECR天文台设计的，它满足了对大面积、低成本探测器的要求，适用于测量具有前所未有的孔径的最高能量宇宙射线的特性。我们已经开发了一个全尺寸的原型组成的四个200毫米的光电倍增管在一个1.6米直径的分段镜的焦点。在过去的三年里，我们在美国犹他州的望远镜阵列实验中安装了三个原型。这些望远镜自安装以来一直在稳定地获取数据。我们报告的初步结果，全尺寸的FAST原型，包括测量的UHECR，远紫外激光用于研究大气透明度。此外，我们讨论了在阿根廷的皮埃尔俄歇天文台安装一个额外的相同的FAST原型。望远镜阵列实验和皮埃尔俄歇天文台可能的好处包括比较两个实验上方的大气透明度，研究与现有荧光探测器相关的系统不确定性，以及交叉校准它们的能量和Xmax尺度。
2019-08-08 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
Sensitivity of top-of-the-mountain fluorescence telescope system for astrophysical neutrino flux above 10 PeV
能量在PeV-EeV范围内的Tau中微子如果在足够接近地球表面的地下相互作用，就会产生向上的广泛空气簇射（UEAS）。这项工作研究了UEAS的可探测性与荧光望远镜系统俯瞰黑暗，低反射率，在地面上的距离20-30公里，从山顶（S）。这样的系统可以提供足够的灵敏度，以每年10个事件的速度在超过10 PeV的能量范围内积累天体物理中微子信号统计，从而允许将中微子天文学的能量前沿扩展到10-100 PeV的范围。山顶望远镜和IceCube第二代的灵敏度比较表明，这两种中微子探测方法是互补的，在低于和高于10 PeV的相邻能带中提供了相当的性能。山顶荧光望远镜系统的灵敏度也足以发现理论上预测的宇宙成因中微子信号。
2021-12-09 astro-ph.HE astro-ph.IM
Identification of the primary mass of inclined cosmic ray showers from depth of maximum and number of muons parameters
在目前的工作中，我们进行了研究的混合探测器采用荧光望远镜和粒子探测器在地面上使用模拟数据的高能宇宙射线质量识别能力。它涉及到分析广泛的阵雨与天顶角超过60度，利用联合分布的最大深度和μ子大小在地面水平作为质量鉴别参数。的相关性和灵敏度的主要质量进行了研究。两种不同的技术-聚类算法和神经网络-采用分类的大规模身份的事件的基础上。典型的识别性能的实现结果的报告和讨论。该分析可以以非常直接的方式扩展到垂直簇射，或者可以补充来自不同类型探测器的额外的可分辨观测值。
2013-06-12 astro-ph.HE astro-ph.IM
The Auger Engineering Radio Array and multi-hybrid cosmic ray detection (TAUP 2015)
俄歇工程射电阵列（AERA）旨在探测高能宇宙射线引起的空气簇射。作为皮埃尔·俄歇天文台的延伸，它测量粒子探测器、荧光望远镜以及俄歇μ子和地面阵列填充物的μ子放大器的补充信息。AERA对大范围空气簇射的所有基本参数都很敏感，如到达方向、能量和簇射最大深度。由于无线电发射纯粹是由簇射的电磁分量引起的，与AMIGA μ子计数器结合使用，如果与AMIGA μ子计数探测器结合使用，AERA非常适合单独测量簇射中的电子和μ子。除了簇射最大值的深度之外，电子数和μ子数的比值也是一次粒子质量的量度。
2017-05-30 astro-ph.HE astro-ph.IM
Energy reconstruction of hadron-initiated showers of ultra-high energy cosmic rays
目前确定超高能宇宙射线（UHECR）原初能量的方法在处理强子原初能量和光子原初能量时存在差异。目前的实验结合了两种不同的技术，一组表面探测器和荧光望远镜。后者允许对初级能量进行几乎量热的测量。因此，强子引发的簇射探测器检测到的两种类型的用于校准的能量估计器从表面阵列（通常是内插信号在一定距离的簇射核心S（r 0））与初级能量。另一方面，当搜索光子原色时，这种校准是不可行的，因为迄今为止还没有明确地检测到高能光子。因此，使用纯蒙特卡罗参数化。在这项工作中，我们提出了一种新的方法来确定强子诱导簇射的初级能量的混合实验的基础上，以前开发的光子原色。它由一组校准曲线组成，这些曲线将表面能估计值S（r 0）与从荧光望远镜获得的簇射最大发展深度Xmax联系起来。然后，由于只需要S（r 0）和入射簇射的天顶角，因此可以从纯表面信息确定初级能量。考虑到超高能质子和铁的混合样品，并考虑到重建的不确定性和簇射到簇射的波动，我们证明，初级能量可以确定的系统不确定性低于1%，分辨率约16%的能量范围从10^{18.5}至10^{19.6} eV。几个阵列的几何形状，能量误差分布的形状和由于未知的初级通量的组成的不确定性进行了分析。
2015-04-16 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Radio detection of Extensive Air Showers (ECRS 2016)
宇宙射线空气簇射的主要由地磁产生的无线电发射的探测提供了空气切伦科夫和空气荧光探测的替代方案，因为它不限于晴朗的夜晚。像这些已建立的方法一样，无线电信号对量热能量和电磁簇射分量的最大值的位置敏感。这使得天线阵列成为粒子探测器阵列的理想延伸，其能量超过初级宇宙射线粒子的阈值约100 PeV。在过去的几年里，宇宙射线空气簇射的数字无线电技术再次取得了重大进展，现在有一个一致的图像，由几次测量证实的发射机制。AERA和Tunka-Rex天线阵列的最新结果证实，簇射能量的绝对准确性与其他探测技术一样好。此外，对无线电信号簇射最大值的敏感性已经在通卡-雷克斯的空气切伦科夫测量的直接比较中得到证实。密集天线阵列LOFAR在宇宙射线质量组成的准确性方面已经可以与现有技术相媲美。在未来，新一代的无线电实验可能会推动这一领域的发展：要么为倾斜的宇宙射线或中微子簇射提供极大的曝光量，要么像澳大利亚的SKA核心那样，提供极其详细的测量。
2017-01-19 astro-ph.HE astro-ph.IM
Trinity: An Air-Shower Imaging System for the Detection of Ultrahigh Energy Neutrinos
探测高能中微子的努力是由几个目标驱动的：冰立方探测到的天体物理中微子的起源是什么？高能宇宙射线的来源是什么？ANITA探测到的事件是否指向新的物理学？要想弄清这些问题，就需要能够探测到$10^7$ GeV以上中微子的仪器，而且灵敏度要足够高--这是一项艰巨的任务。虽然大多数高能中微子实验都是基于中微子相互作用后簇射粒子的无线电特征的检测，但我们相信簇射粒子的切伦科夫和荧光的检测是一个有吸引力的替代方案。用切伦科夫和荧光成像空气簇射是一种技术，已成功地用于几个高能宇宙线和甚高能伽马射线实验。我们进行了一个案例研究的空气簇射成像系统的探测掠地τ中微子。我们考虑的探测器配置包括位于山顶并指向地平线的成像系统。从这项研究的结果，我们得出结论，$3\cdot10^{-9}$ GeV cm $^{-2}$ s $^{-1}$ sr $^{-1}$的灵敏度可以实现在$2\cdot10^8$ GeV与一个相对较小的模块化系统，经过三年的观察。在本报告中，我们讨论了我们的研究的主要结果，以及它们如何转化为我们称之为Trinity的成像系统的设计要求。
2019-07-20 astro-ph.IM
A novel method for the absolute energy calibration of large-scale cosmic-ray detectors using radio emission of extensive air showers
超高能宇宙射线撞击大气层会产生大量次级粒子。对这些空气簇射以无线电波形式辐射的能量进行测量，能够精确地测量宇宙射线能量。与成熟的荧光技术相比，无线电测量对大气条件的依赖性较小，因此可能会显着降低宇宙射线能量测量的系统不确定性。大气对兆赫无线电波是透明的，无线电辐射可以用经典电动力学的第一性原理计算，这是两个吸引人的方面。这种方法将讨论的工程无线电阵列（AERA）的皮埃尔俄歇宇宙射线天文台。AERA在30 - 80 MHz频带内探测能量超过$10^{17}~$ eV的大范围空气簇射的无线电发射，由150多个自主无线电台组成，覆盖面积约为17 $~$ km $^2$。它与俄歇低能量探测器扩展位于同一地点，能够与各种其他测量技术相结合。
2017-06-02 astro-ph.HE astro-ph.IM
Radio Detection of ultra-high-energy Cosmic-Ray Air Showers
Bartol Research Institute, Department of Physics and Astronomy, University of Delaware（特拉华大学巴托尔物理与天文学研究所）；Institute for Astroparticle Physics, Karlsruhe Institute of Technology (KIT)（卡尔斯鲁厄理工学院高能粒子物理研究所）
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
Feasibility of VHE gamma ray detection by an array of imaging atmospheric Cherenkov telescopes using the fluorescence technique
在过去的20年里，天体粒子物理学的新技术得到了发展，提供了对电磁波谱最高端的访问。已经表明，一些源发射光子的能量接近100 TeV。然而，这些光子的通量非常低，需要新的探测技术来提高能量。一项新技术将使用新一代切伦科夫望远镜，即，Cherenkov望远镜阵列（CTA）被提议进一步推动能源前沿。它是基于探测广泛的空气簇射中发出的荧光辐射，这是一种成功用于超高能宇宙射线实验的方法，如皮埃尔俄歇天文台。它将补充标准的大气层切伦科夫成像技术，只需对目前正在为CTA开发的硬件进行微小修改，并且在其计划运行期间不会产生大量额外费用。
2015-08-01 astro-ph.HE astro-ph.IM
The effect of the Fluorescence Yield selection on the energy scales of Auger, HiRes and TA
在俄歇，HiRes和TA实验中用于簇射重建的荧光产额数据是不同的，不仅在总体绝对值，而且在波长光谱和各种大气依赖性。讨论了不同荧光产额参数化对能量重构的影响。此外，荧光光谱变化的影响取决于望远镜的光学效率。一个简单的分析程序，使我们能够评估的荧光产率和光学效率的综合效果，显示TA和俄歇的能量尺度之间的不可忽略的偏差。然而，在HiRes和Auger之间的比较中没有发现相关效果。最后，我们表明，类似的程序也可以应用于真实的数据。
2013-03-12 astro-ph.IM
Reconstruction of Energy of Ultra-High-Energy Cosmic Rays Registered with a Fluorescence Telescope: One Time Frame Might Be Enough
针对EUSO-TA望远镜单帧数据无法用传统方法重建超高能宇宙线能量的问题，提出基于卷积神经网络集成的新方法，无需重建簇射几何即可合理估计初级粒子能量，并讨论了方法的局限与改进方向。
2025-10-12 astro-ph.IM
A method to calibrate the absolute energy scale of air showers with ultra-high energy photons
超高能宇宙射线引发的空气簇射绝对能量标度的标定是一个重要的实验问题。目前，使用荧光技术的相应系统不确定度为14-21%。在这里，我们描述了一个新的，独立的方法，可以应用，如果超高能光子观察。虽然这种光子引发的簇射还没有被发现，但现在和未来的宇宙射线探测器的能力可能会让它们被发现。该方法利用UHE光子的地磁转换（预射效应），这显着影响随后的纵向簇射发展。转换几率依赖于光子能量，可以用QED精确计算。所观察到的转换光子事件的分数与预期的一个的比较允许所观察到的光子空气簇射的绝对能量尺度的确定，因此，空气簇射实验的能量校准。我们提供的方法的细节和估计的准确性，可以达到作为一个函数的观测到的光子簇射的数量。已经有非常少量的UHE光子可以帮助测试和确定绝对能量标度。
2014-04-04 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ph
Reconstruction of energy and arrival directions of UHECRs registered by fluorescence telescopes with a neural network
本研究提出一种概念验证卷积神经网络，基于JEM-EUSO合作组的两台望远镜模型数据重建超高能宇宙射线的能量与到达方向，还验证了卷积编码器-解码器的EAS径迹识别能力，方法可推广至其他荧光望远镜。
2024-12-07 astro-ph.IM
The relevance of fluorescence radiation in Cherenkov telescopes
切伦科夫望远镜对大范围空气簇射产生的大气荧光也很敏感。然而，成像空气切伦科夫望远镜IACT和广角切伦科夫探测器WACD的重建算法忽略了这一贡献。在本文中，我们评估的荧光污染的切伦科夫信号的MC模拟在两种切伦科夫望远镜和一些典型的观测情况。海拔2200米观测高度的结果。地示出了此外，IACTs作为荧光望远镜的可行性和能力进行了讨论的一些几何计算的援助。
2018-10-03 astro-ph.IM hep-ex
The non-linearity between <ln A> and <Xmax> induced by the acceptance of fluorescence telescopes
测量簇射极大值的平均深度是最常用的观测，可以用来推断初级宇宙线的质量组成。目前，不同的实验合作过程中，并提出他们的数据不以相同的方式，导致在可比性和结果的解释问题。而<Xmax>预期<ln A>在理想条件下与成比例，我们证明了荧光望远镜的有限视场加上大气中的衰减可以将非线性引入这种关系，这对于每个特定的检测器设置都是特定的。
2012-09-28 astro-ph.CO astro-ph.IM
EUSO-SPB1: Flight data classification and Air Shower Search Results
超压气球上的极端宇宙空间天文台（EUSO-SPB 1）是JEM-EUSO合作的第二个气球探路者。这是一架指向最低点的紫外线望远镜，旨在透过超高能宇宙射线（UHECR）的荧光发射观测空气簇射。它于2017年4月24日从新西兰瓦纳卡的NASA气球发射场发射。在其飞行期间，EUSO-SPB 1在12个无月的夜晚收集数据，直到任务结束。在本文中，我们提出了触发数据中发现的事件，同时寻找空气淋浴。我们将这些事件分为不同的人群，我们讨论其特征和起源。我们表明，我们的触发事件的大多数是直接宇宙射线击中探测器。在该分析中未发现空气簇射候选物。
2019-09-18 astro-ph.IM
Progress towards stereo observation of ultra-high-energy cosmic rays with Fluorescence detector Array of Single-pixel Telescopes
针对超高能宇宙射线通量极低需大有效面积探测装置的问题，介绍了可直接测量关键参数$X_\mathrm{max}$、通过简化设计降本实现大面积覆盖的FAST项目，及已在两大观测站部署原型望远镜验证其可行性的进展。
2025-10-01 astro-ph.IM
Properties and Performance of Two Wide Field of View Cherenkov/Fluorescence Telescope Array Prototypes
宽视场切伦科夫/荧光望远镜阵列是大型高空空气簇射观测站项目的主要组成部分之一。作为切伦科夫和荧光探测器，采用了灵活和移动的设计，便于重新配置的望远镜阵列。在西藏的ARGO-YBJ实验场地建造了两台原型望远镜并成功运行。介绍了这些望远镜的特点和性能。
2011-12-07 astro-ph.IM physics.ins-det
NICHE: The Non-Imaging CHErenkov Array
由于测量技术固有的不确定性和/或对解释数据所需的强子蒙特卡罗模拟模型的依赖性，精确测量膝关节周围和膝关节以上（~ 10 ^15.5 eV）的宇宙线（CR）核成分一直是困难的。用空气荧光测量校准的切伦科夫空气簇射信号的测量提供了一种方法，以提供在大能量范围内的核组成演化的精确测量。NICHE将使用宽间距、非成像切伦科夫计数器阵列来测量空气簇射切伦科夫信号的振幅和时间扩展，以提取CR核成分测量值，并将切伦科夫能量和成分测量值与TA/TALE荧光和表面探测器测量值进行交叉校准。
2012-12-26 astro-ph.IM
Comparison of available measurements of the absolute fluorescence yield
荧光产率的绝对值的不确定性仍然是使用荧光技术重建超高能空气簇射的初级能量的总误差的主要贡献之一。在过去的几年中，已经发表了大量的荧光产额的实验值，然而，报告的结果经常以不同的单位（光子/MeV或光子/m）和不同的波长间隔给出。在这项工作中，我们提出了一个比较现有的结果归一化到其值的光子/MeV的337 nm波段在800 hPa和293 K。将光子/m转换为光子/MeV需要准确确定实验装置视场中电子沉积的能量。我们通过详细的蒙特卡罗模拟计算了每个实验的能量沉积，可能时包括特定设置的几何细节。我们的预测上的沉积能量，以及一些几何因素，已与作者的相应的实验和可能的修正的荧光产率提出的报告进行了比较。
2010-05-20 astro-ph.IM
The Discovery of Cherenkov Radiation and its use in the detection of extensive air showers
当高能宇宙射线进入地球大气层时会产生带电粒子的级联：研究这些“广泛的空气簇射”是为了获得1014 eV以上粒子的能谱、到达方向分布和质量组成的信息，在这些信息中，使用气球或卫星携带的仪器进行直接观测变得不切实际。在电磁波谱的可见光和紫外线范围内的光的检测在这项工作中起着关键作用，涉及的两个过程是切伦科夫光的发射和荧光辐射的产生。在本文中，我将概述切伦科夫过程发现的一些历史，并描述它在地面广泛的空气簇射研究中的应用。
2011-01-24 astro-ph.IM physics.hist-ph
Advanced Reconstruction Strategies for the Auger Engineering Radio Array
俄歇工程射电阵列（AERA）旨在探测由超高能宇宙射线与地球大气层相互作用引起的大范围空气簇射，为俄歇表面、荧光和μ子探测器提供补充信息。AERA目前由124个广播电台组成，面积约为6公里$^{2}$。研制射电探测器的主要目的是测量空气簇射的基本参数，如方向、能量和成分。我们已经开发了重建策略和算法，以精确地测量空气簇射参数与高效率。此外，我们将提出的结果，通过应用重建策略的实验数据采取AERA。
2017-05-17 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Radio Morphing - towards a full parametrisation of the radio signal from air showers
在过去的几十年里，无线电探测空气簇射已经被确立为一种探测超高能宇宙射线撞击地球大气层的技术，其能量远远超过LHC的能量。今天的第二代数字无线电检测实验，例如AERA或LOFAR，与已经标准的技术（例如荧光检测）相比，正在变得具有竞争力。由于对广泛的空气簇射中无线电发射的物理学有了详细的了解，无线电信号的模拟已经成功地进行了测试，并应用于宇宙射线的重建。然而，当计算大型或密集天线阵列所要求的多个位置处的电场时，很容易达到计算能力资源的极限。在山区的情况下，例如对于GRAND阵列，其中3D淋浴模拟是必要的，问题出现了更强烈的敏锐性。因此，我们开发了一个完整的参数化的基础上发出的无线电信号的通用淋浴模拟，这将减少模拟时间的数量级。在这次演讲中，我们将介绍这个概念后，简短介绍了无线电探测的概念，空气簇射引起的宇宙射线。
2018-09-13 astro-ph.IM
