The Tunka Radio Extension (Tunka-Rex): Radio Measurements of Cosmic Rays in Siberia (PISA 2015)
通卡天文台位于俄罗斯西伯利亚贝加尔湖附近。其主要探测器Tunka-133是一组光电倍增管，用于测量能量范围约为$10^{16}-10^{18}\,$ eV的宇宙射线引发的空气簇射的切伦科夫光。在过去几年中，通卡场址已进行了几次扩建，例如，一个名为Tunka-Grande的闪烁体阵列，一个名为HiSCORE的复杂空气切伦科夫探测器原型，以及无线电扩展Tunka-Rex。通卡-雷克斯于2012年10月开始运行，目前有44个天线，分布在约$3\,$ km $^2$的区域，测量通卡-133和通卡-格兰德探测到的相同空气阵雨的无线电发射。Tunka-Rex是一个技术演示器，无线电技术可以提供现有空气簇射阵列的经济扩展。主要的科学目标是与空气切伦科夫测量的交叉校准。通过这种交叉校准，可以确定初级宇宙线粒子能量和质量重建的精度。最后，通卡-雷克斯可以用于能量接近$1\,$ EeV的宇宙射线物理，其中标准的通卡-133分析受到统计学的限制。与空气切伦科夫测量相比，无线电测量不限于黑暗，晴朗的夜晚，可以提供更大的曝光量。
2015-09-04 astro-ph.HE astro-ph.IM
Seven years of Tunka-Rex operation
通卡射电扩展站（Tunka-Rex）是位于西伯利亚通卡山谷的一个数字天线阵列，它测量能量高达EeV的宇宙射线空气簇射的无线电发射。通卡-雷克斯由通卡-133空气-切伦科夫定时阵列（夜间）和通卡-格兰德粒子探测器阵列（剩余时间）外部触发。这三个阵列包括通卡高级宇宙射线和伽马天文仪器（TAIGA）的宇宙射线扩展部分。Tunka-Rex的配置和分析管道在其运行时发生了重大变化。天线的密度增加了三倍，管道变得更加发达，现在形成了复杂的重建软件。在其生命周期中，Tunka-Rex已经证明，具有成本效益和全占空比的无线电探测器可以重建能量和簇射最大值，其精度可与光学探测器媲美。此外，研究表明，使用不同探测技术并放置在不同地点的宇宙射线仪器可以通过其无线电分机进行交叉校准。这些结果显示了射电技术在未来宇宙线和中微子探测的大规模实验中的应用前景。目前，Tunka-Rex已停止主动测量，并专注于数据分析，并在一个具有在线分析功能的开放式数据中心发布相应的软件和数据。在这份报告中，我们提出了目前的状态的阵列，并给出了这些年来取得的成果的概述，以及讨论即将到来的仪器和数据分析，这可以应用于未来的无线电阵列的改进。
2019-08-27 astro-ph.HE astro-ph.IM
Overview on the Tunka-Rex antenna array for cosmic-ray air showers (ICRC 2017)
通卡-雷克斯是一个$3\,$ km的$^2$大型天线阵，用于西伯利亚靠近贝加尔湖的TAIGA天文台的宇宙射线空气簇射。2016年秋季，通卡-雷克斯已经扩展到总共63个站，每个站都配备了SALLA天线，用于在$30-80\,$ MHz频段内运行的两个极化方向。所有的天线站都由现场的其他宇宙射线探测器触发，即，通卡-雷克斯与通卡-格兰德闪烁探测器阵列同时运行，并在晴朗的夜晚与通卡-133非成像空气-切伦科夫阵列同时运行。与以前的测量相比，白天和恶劣天气的触发使年暴露量增加了一个数量级，预计更高密度的天线将提高准确性-特别是宇宙射线质量组成。除了通卡-雷克斯的地位和潜力的概述最近发表的结果将被提交：通过比较无线电和空气切伦科夫信号相同的空气阵雨，通卡-雷克斯精度最重要的淋浴参数已被确定。方向精度约为$1^\circ$，对于高质量事件，簇射极大值深度精度$X_\mathrm{max}$优于$40\,$ g/cm $^2$，能量精度优于$15\,\%$。当使用Tunka-133测量的簇射几何形状时，甚至可以仅使用单个天线站来粗略估计簇射能量和$X_\mathrm{max}$。此外，通过使用完全相同的外部校准源的天线在LOPES实验中，我们已经表明，不同的空气簇射阵列的绝对能量尺度可以相互比较在$10\,\%$精度。因此，Tunka-Rex将提高TAIGA对能量高于$0.1\,$ EeV的宇宙…
2017-08-02 astro-ph.HE astro-ph.IM
The Tunka-Rex antenna station (ICRC 2013)
通卡-雷克斯是通卡-133的无线电延伸，通卡-133是一个1平方公里的切伦科夫空气探测器，用于西伯利亚的空气阵雨。Tunka-Rex于2012年10月8日开始运营，拥有20个无线电天线。其主要目标是探索无线电探测技术在确定初级能量和质量方面的可能精度。每个无线电天线站由两个垂直排列的有源SALLA天线组成，它们接收来自空气簇射的无线电信号。前置放大的无线电信号被传送到Tunka-133数据采集器的当地集群中心，在那里进行滤波、放大和数字化。要重建无线电信号，关键是要了解它在每个步骤中是如何受到影响的。因此，我们已经研究了天线的组合响应，其方向图和模拟电子链，包括一个低噪声放大器和一个滤波放大器。我们将讨论通卡雷克斯的硬件设置，以及如何获得其响应的描述。此外，我们估计由于硬件效应（例如，电子特性的轻微变化）。最后，我们提出了背景测量与实际通卡雷克斯天线。
2013-08-05 astro-ph.HE astro-ph.IM
Tunka-Rex: energy reconstruction with a single antenna station (ARENA 2016)
通卡-雷克斯（Tunka-Rex）是一个探测西伯利亚空气阵雨的无线电探测器。从2012年到2014年，通卡-雷克斯与其主机实验通卡-133空气切伦科夫阵列一起运行，该阵列提供触发，数据采集和独立的空气淋浴重建。结果表明，对于至少有3个天线的事件，利用距簇射轴120 m处的射电振幅作为能量估计，Tunka-Rex方法可以重建出精度为15%的空气簇射能量。使用来自主实验Tunka-133的空气簇射几何形状（簇射核心和方向）的重建，能量估计器原则上已经可以通过接近参考距离的单个天线的测量获得。本文提出了一种只需要一根天线就可以实现同相轴选择和能量重构的方法，其精度可达20%左右。该方法增加了有效探测器面积，降低了天顶距和能量的阈值，导致比标准重建中多三倍的事件。
2017-02-01 astro-ph.HE astro-ph.IM
Reconstruction of cosmic ray air showers with Tunka-Rex data using template fitting of radio pulses
本文提出了一种改进的方法，用稀疏射电阵列精确重建$10^{17}$ eV以上的宇宙线空气簇射。该方法是基于无线电脉冲形状的预测的比较，通过CoREAS模拟测量脉冲。我们应用我们的方法的数据通卡-雷克斯，1公里的$^2$无线电阵列在西伯利亚工作在30-80 MHz的频带。通卡-雷克斯由空气切伦科夫探测器通卡-133和发射器（通卡-格兰德）触发。该仪器收集自2012年以来的空气簇射数据。本文介绍了最新的数据和信号分析的Tunka-Rex和一种新的方法的细节。在效率削减后，当Tunka-Rex达到其最高效率时，由于校准不确定性和簇射波动，新方法给出的约10%的能量分辨率已达到系统不确定性的极限。同时，与基于横向分布的斜率的先前方法相比，簇射最大值重建被显著地改进到高达35 g/cm $^2$的精度。我们还定义，现在实现的测量条件，在该淋浴的最大分辨率Tunka雷克斯达到25克/厘米$^2$的值，并成为具有竞争力的光学探测器。为了检查和验证我们的重建和效率削减，我们将个别事件与Tunka-133的重建进行比较。此外，我们比较平均簇射最大值作为一个函数的初级能量的其他实验的测量。
2018-07-02 astro-ph.HE astro-ph.IM
Latest results of the Tunka Radio Extension (ISVHECRI2016)
通卡射电分机（Tunka-Rex）是一个天线阵列，由63个天线组成，位于东西伯利亚贝加尔湖附近的TAIGA设施（通卡宇宙射线物理学和伽马天文学先进仪器）。通卡-雷克斯在晴朗无月的冬夜由空气-切伦科夫阵列通卡-133触发，在其余时间由闪烁体阵列通卡-格兰德触发。通卡-雷克斯测量的无线电发射与通卡-133和通卡-格兰德相同，但阈值更高，约为100 PeV。通卡-雷克斯号在其运行的第一阶段已经证明，稀疏无线电阵列能够以优于15%的能量分辨率测量空气簇射，以优于40 g/cm \textsuperscript{2}的分辨率测量簇射最大深度。为了改进和解释我们的测量以及研究由于相互作用模型引起的系统不确定性，我们使用CORSIKA和CoREAS进行无线电模拟。在这篇综述中，我们介绍了通卡-雷克斯的设置，讨论了所取得的成果和前景的质量组成研究与无线电阵列。
2017-01-25 astro-ph.HE astro-ph.IM
Advanced Signal Reconstruction in Tunka-Rex with Matched Filtering and Deep Learning
通卡无线电分机（通卡-雷克斯）是一个在30 - 80兆赫频带工作的数字天线阵列，测量超高能宇宙射线引起的空气簇射的无线电发射。Tunka-Rex与西伯利亚的TAIGA实验位于同一地点，由63个天线组成，其中57个位于约1平方公里的密集仪器区。来自空气簇射的信号是短脉冲，其持续时间为数十纳秒，并以约5 μ s长的轨迹记录。宇宙射线事件的通卡-雷克斯分析是基于这些信号的重建，特别是它们在轨迹和振幅中的位置。这种重建在低的信噪比下，即当记录的轨迹由背景主导时受到影响。为了降低检测阈值并提高效率，我们采用了先进的信号重建方法，即匹配滤波和具有自动编码器架构的深度神经网络。在本工作中，我们展示了用这些技术获得的信号重建之间的比较，并给出了用深度神经网络获得的Tunka-Rex信号的第一次重建的例子。
2019-06-27 astro-ph.HE astro-ph.IM
Present status and prospects of the Tunka Radio Extension
通卡无线电分机（通卡-雷克斯）是一个数字无线电阵列，工作频带为30-80兆赫，探测能量在100千电子伏以上的宇宙射线产生的空气簇射的无线电发射。该实验安装在TAIGA（Tunka宇宙射线和伽马天文学高级仪器）观测站，并与位于同一地点的粒子和空气切伦科夫探测器进行联合测量，探测器处于被动模式，接受后者的触发。Tunka-Rex从2012年开始收集数据，在过去的五年里经历了几次升级。因此，天线场的密度自投入使用以来增加了三倍。在这篇文章中，我们提出了通卡-雷克斯实验的最新结果，特别是更新的分析和效率的研究，已被应用到测量的平均簇射最大值作为能量的函数的宇宙射线的能量高达EeV。未来的计划也进行了讨论：调查对宇宙射线的能谱与通卡-雷克斯和他们的质量组成相结合的通卡-雷克斯数据与μ介子测量的粒子探测器通卡-格兰德。
2018-12-07 astro-ph.HE astro-ph.IM
First analysis of inclined air showers detected by Tunka-Rex
通卡无线电分机（通卡-雷克斯）是一个数字天线阵列，用于探测30至80兆赫频带和100 PeV以上初级能量的宇宙射线空气簇射的无线电发射。通卡-雷克斯的标准分析包括天顶距高达50 $^\circ$的事件。该切割由外部触发器的效率决定。然而，由于空气簇射足迹随着天顶距的增加而增加，并且由于更有效地产生无线电发射（通卡山谷中的磁场几乎是垂直的），通卡雷克斯探测到了一些超高能倾斜事件。在这项工作中，我们提出了第一个分析的一个子集的倾斜事件探测通卡雷克斯。我们估计选定的事件的能量和测试的效率Tunka-Rex天线检测倾斜的空气淋浴。
2018-12-10 astro-ph.IM
Radio measurements of the energy and the depth of the shower maximum of cosmic-ray air showers by Tunka-Rex
我们重建的能量和簇射最大的空气簇射的位置与能量$E \gtrsim 100 $ PeV应用的方法，使用无线电测量与通卡雷克斯。事件到事件的比较，空气切伦科夫测量相同的空气阵雨与通卡-133光电倍增管阵列证实，无线电重建工作可靠。Tunka-Rex重建方法和绝对尺度已在CoREAS模拟上进行了调整，并产生与Tunka-133测量一致的能量和$X_{\mathrm{max}}$值。两个独立测量季节的结果在统计不确定性范围内一致，这为无线电重建提供了额外的信心。Tunka-Rex的能量精度与Tunka-133的$15 %$精度相当，并且在由天线的幅度校准主导的绝对尺度上表现出$20 %$不确定性。对于$X_{\mathrm{max}}$来说，这是第一次用一种不同的、已建立的方法对无线电测量进行直接的实验相关。目前，Tunka-Rex的$X_{\mathrm{max}}$分辨率约为$40 $ g/cm $^2$。由于目前的分析还没有发现任何原理上的局限性，因此通过部署额外的天线和进一步发展重建方法，这种分辨率可能会得到提高。
2016-01-08 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
The Tunka Radio Extension, an antenna array for high-energy cosmic-ray detection
本文介绍了通卡-雷克斯和通卡-格兰德联合测量的第一个结果，以及天线对准效应的研究和最近通卡-雷克斯结果的概述。
2017-01-17 astro-ph.HE astro-ph.IM
Towards the Tunka-Rex Virtual Observatory
通卡射电扩展（Tunka-Rex）是一个自2012年以来运行的宇宙射线探测器。Tunka-Rex的探测原理是基于无线电技术，这影响了数据的采集和存储。在本文中，我们给出了第一个详细的概述通卡-雷克斯虚拟天文台（TRVO）的概念，通卡-雷克斯数据，目前正在积极开发和测试的开放访问的框架。我们描述的数据结构，主要特点的接口和可能的应用TRVO。
2019-06-25 astro-ph.IM cs.DB
A comparison of the cosmic-ray energy scales of Tunka-133 and KASCADE-Grande via their radio extensions Tunka-Rex and LOPES
无线电技术是一种很有前途的方法，用于探测能量在$100\,$ PeV附近或更高的宇宙线空气簇射。由于无线电信号的幅度可以绝对测量，并且随着簇射能量的增加而增加，因此无线电测量可以用于确定绝对尺度上的空气簇射能量。我们表明，校准测量的无线电探测器操作的主机实验测量空气淋浴的基础上，其他技术的一致性，可用于比较这些主机实验的能量尺度。使用两种方法，首先通过直接的振幅测量，第二，通过比较测量与空气淋浴模拟，我们比较的能量尺度的空气淋浴实验通卡-133和KASCADE-格兰德，使用他们的无线电扩展，通卡-雷克斯和LOPES，分别。由于Tunka-Rex和LOPES使用相同的参考源实现了一致的幅度校准，这种比较达到了大约$10\,\%$的精度-受到LOPES的一些缺点的限制，LOPES是用于空气簇射的数字无线电技术的原型实验。特别是，我们表明，独立校准的实验KASCADE-Grande和Tunka-133的宇宙射线测量的能量尺度是一致的，彼此在这个水平上。
2016-10-27 astro-ph.HE astro-ph.IM
Tunka-Rex Virtual Observatory
通卡-雷克斯（通卡射电扩展）是一个超高能宇宙射线探测器，用于测量30-80 MHz频段的空气簇射的无线电发射，于2010年代运行。它提供了一个实验证明，稀疏的无线电阵列可以是一个具有成本效益的技术，以测量淋浴的深度最大的分辨率竞争的光学探测器。在Tunka-Rex退役后，作为其生命周期的最后阶段，并遵循FAIR（可查找性-可访问性-互操作性-重用）原则，我们在TRVO（Tunka-Rex虚拟天文台）框架内发布了免费许可证下的数据和软件，该框架由KIT与KCDC和GRADLCI项目合作托管。我们介绍了TRVO的主要特点，它的接口，并概述了受益于其开放软件和数据的项目。
2021-08-10 astro-ph.IM
Measurement of cosmic-ray air showers with the Tunka Radio Extension (Tunka-Rex)
通卡-雷克斯（Tunka-Rex）是一个探测西伯利亚宇宙射线空气簇射的射电探测器，由通卡-133（Tunka-133）触发，这是一个位于同一地点的空气-切伦科夫探测器。Tunka-Rex的主要目标是通过测量空气切伦科夫光和相同空气簇射发射的无线电信号来交叉校准两个探测器。这样我们就可以探索无线电探测技术的精度，特别是对于重建的初级能量和簇射最大值的深度。后者对初级宇宙射线粒子的质量很敏感。在本文中，我们描述了探测器的设置，并解释如何电子和天线已被校准。第一季的数据分析证明了宇宙射线空气簇射的检测，因此，检测器的功能。我们确认预期的依赖关系的检测阈值的地磁角和初级宇宙线粒子的能量和无线电振幅之间的相关性。此外，我们将无线电脉冲的重建幅度与CoREAS模拟的预测进行比较，在不确定性范围内找到一致性。
2015-09-29 astro-ph.IM
The Tunka Radio Extension: reconstruction of energy and shower maximum of the first year data (ICRC 2015)
自2012年秋季投入使用以来，Tunka-Rex，空气切伦科夫探测器Tunka-133的无线电扩展，进行了三年的空气簇射测量。目前，该探测器由44个天线组成，分别连接到位于西伯利亚通卡山谷的空气切伦科夫和闪烁体探测器。在这些探测器的触发下，Tunka-Rex可以测量高达EeV级别的空气簇射的无线电信号。这种配置提供了一个独特的可能性之间的交叉校准空气切伦科夫，无线电和粒子技术。我们提出了重建方法的能量和簇射最大开发的COREAS模拟，它允许精确的竞争与空气切伦科夫技术。我们将这些方法应用于通卡-雷克斯在第一年获得的数据，我们使用交叉校准，我们比较的结果与重建的能量和簇射最大值通卡-133，这也提供了一个重建的簇射核心用于无线电重建。我们的方法已经表明，大气的簇射最大值（$X_\mathrm{max}$）的深度可以重建的精度优于40 g/cm $^2$的高质量的事件，在某些情况下，即使只有三个天线站有信号。能量精度与15%的空气切伦科夫精度相当。不久，将用第二年的独立数据对结果进行检查。
2015-09-04 astro-ph.HE astro-ph.IM
Improved measurements of the energy and shower maximum of cosmic rays with Tunka-Rex
通卡无线电分机（Tunka-Rex）是位于西伯利亚通卡山谷的63个天线阵列。它探测在空气簇射发展过程中产生的30-80 MHz波段的无线电脉冲。如Tunka-Rex所示，间隔约200米的稀疏无线电阵列能够使用基于幅度横向分布参数的简单方法以令人满意的精度重建簇射极大值的能量和深度。LOFAR实验表明，对密集天线阵列的所有单独测量的幅度进行复杂处理可以使精度与现有光学技术的分辨率相当。我们进一步发展这些想法，并提出了一种基于测量信号的时间序列的处理方法，即每个天线站提供几个点（迹线），而不是一个单一的（幅度或功率）。我们使用测量的簇射轴和能量作为CoREAS模拟的输入：对于每个测量的事件，我们模拟一组空气簇射，质子，氦，氮和铁作为初级粒子（每个初级粒子模拟大约十次，以覆盖由于第一次相互作用而导致的簇射最大值的波动）。模拟的无线电脉冲与通卡-雷克斯探测器的响应进行处理，并与测量信号进行卷积。似然拟合确定模拟事件与测量事件的拟合程度。簇射极大值的位置由这些拟合的卡方值的分布定义。用这种改进方法代替标准方法，首先可以重建更多同相轴的簇射极大值，其次提高了分辨率。该方法的性能在2012-2014年由Tunka-Rex探测器获得的数据上得到了证明。
2017-11-29 astro-ph.IM
Detector efficiency and exposure of Tunka-Rex for cosmic-ray air showers
通卡-雷克斯（Tunka Radio Extension）是位于西伯利亚的宇宙射线探测天线阵列。以前用Tunka-Rex对宇宙射线的研究表明，在确定初级粒子的能量方面具有很高的精度，并有可能重建簇射极大值的深度。下一步是重建宇宙射线的质量组成和能谱。在这项任务中出现的主要问题之一是估计仪器的探测效率和观测的曝光。探测效率取决于初级宇宙射线的性质，如能量和到达方向，也取决于仪器的许多参数：阵列密度、接收天线的效率、信号探测阈值、数据采集接受度和触发特性。此外，探测器的结构也会随着时间的变化而变化。在测量期间，检测器的某些部分可能提供损坏的数据或有时不工作。所有这些特征都应该被考虑用于估计检测效率。对于每个能量和到达方向，我们估计的检测概率和有效面积的仪器。为了估计簇射的检测概率，我们使用一个简单的蒙特卡罗模型，该模型预测无线电发射的足迹大小作为主要能量和到达方向的函数（考虑到地球磁场的几何形状）。结合这些方法，我们计算每次运行的事件统计和暴露。这是第一次对不规则大规模射电阵列的曝光进行精确研究，同时考虑到探测的最重要特征，这将用于通卡-雷克斯测量初级宇宙射线光谱。
2017-12-04 astro-ph.IM
Current Status and New Challenges of The Tunka Radio Extension
通卡无线电分机（通卡-雷克斯）是一个天线阵列，分布在大约1公里$^2$的区域。该阵列被放置在Tunka宇宙射线和伽马天文学高级仪器（TAIGA）上，探测30至80兆赫波段的空气簇射无线电发射。在过去的几年中，它被证明是一个稀疏的阵列，如Tunka-Rex是能够重建的参数的初级粒子作为准确的现代仪器。基于这些结果，我们继续开发我们的数据分析。我们的下一个目标是重建仅由射电仪器观测到的宇宙射线能谱。为此，我们开发了一个模型的孔径我们的仪器和测试它对混合TAIGA观测和蒙特卡罗模拟。在目前的工作中，我们给出了通卡-雷克斯运行的最后五年的现状和结果的概述，并讨论了宇宙射线能量估计与稀疏的无线电阵列的前景。
2019-01-17 astro-ph.IM
Signal recognition and background suppression by matched filters and neural networks for Tunka-Rex
Institute of Applied Physics ISU（伊尔库茨克国立大学应用物理研究所）；Karlsruhe Institute of Technology (KIT)（卡尔斯鲁厄理工学院）；University of Zürich（苏黎世大学）；Vrije Universiteit Brussel（布鲁塞尔自由大学）；Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics MSU（莫斯科国立大学斯科别利岑核物理研究所）
通卡无线电分机（通卡-雷克斯）是一个数字天线阵列，测量宇宙射线空气簇射在30-80兆赫频带内的无线电发射。Tunka-Rex与西伯利亚的TAIGA实验位于同一地点，由63个天线组成，其中57个位于约1 km \textsuperscript{2}的密集仪器区。在目前的工作中，我们讨论了改进的信号重建适用于通卡雷克斯。在第一阶段，我们实现了匹配滤波使用平均信号作为模板。仿真研究表明，匹配滤波可以降低信号检测阈值，提高信号纯度。然而，匹配滤波的最大性能仅在白噪声的情况下才能实现，而实际上噪声由于不同的原因而不是完全随机的。为了识别噪声的隐藏特征并对其进行处理，我们决定使用具有自动编码器架构的卷积神经网络。将记录的轨迹作为输入，自动编码器返回去噪轨迹，即删除所有与信号无关的幅度。比较了标准信号重构方法、匹配滤波方法和自动编码方法，讨论了神经网络在降低宇宙线探测数字天线阵阈值方面的应用前景。
2019-06-24 astro-ph.IM cs.LG eess.SP
Towards a cosmic-ray mass-composition study at Tunka Radio Extension (ARENA 2016)
通卡无线电分机（Tunka-Rex）是位于西伯利亚贝加尔湖南端附近的TAIGA设施的无线电探测器。通卡-雷克斯测量高能宇宙射线引起的空气簇射，特别是无线电脉冲的横向分布。根据横向分布函数（LDF）的斜率，确定在统计上取决于初级粒子质量的空气簇射最大值的深度。使用模型无关的方法，我们已经研究了可能的功能的一维斜率法，并试图找到改进的重建的主要质量。为了研究不同初级粒子引起的系统不确定性，我们使用最近发布的CORSIKA v7.5的CONEX和CoREAS软件包，包括现代高能强子模型QGSJet-II.04和EPOS-LHC进行了模拟。模拟表明，能量沉积中最大的系统不确定性是由于未知的初级粒子。最后，我们研究了偏振态与LDF非对称性的关系。
2017-02-10 astro-ph.HE astro-ph.IM
Calibration of the absolute amplitude scale of the Tunka Radio Extension (ICRC 2015)
通卡无线电分机（通卡-雷克斯）是一个由44个无线电天线站组成的阵列，分布在3公里的$^{2}$上，构成了一个无线电探测器，探测能量阈值约为10 $^{17}$ eV的空气簇射。它是Tunka-133的延伸，Tunka-133是西伯利亚的空气切伦科夫探测器，它被用作Tunka-Rex的外部触发器，并提供了能量和簇射最大值的可靠重建。每个天线站由两个垂直排列的有源天线组成，称为SALLA。天线校准的SALLA与商业参考源，使我们能够重建检测到的无线电信号的绝对规模。由于LOPES的校准使用了相同的参考源，并且在2014年的校准活动中，LOFAR也使用了相同的参考源，因此这三个实验现在具有一致的校准，因此具有一致的绝对规模。这是解决两个校准实验测量值之间长期存在的矛盾的关键因素。我们将介绍如何进行校准，并比较无线电测量的空气淋浴从通卡雷克斯模型计算与无线电模拟代码CoREAS，确认它的规模不确定性的校准18%。
2015-08-25 astro-ph.IM
Estimation of aperture of the Tunka-Rex radio array for cosmic-ray air-shower measurements
空气簇射射电探测技术的最新进展为未来的宇宙射线射电探测器铺平了道路。数字无线电阵列可以测量空气簇射能量及其最大深度，其分辨率可与领先的光学探测方法相媲美。关于宇宙射线射电仪器的剩余挑战之一是准确估计其效率和孔径。我们提出了一个概率模型来应对这一挑战。我们使用该模型来估计通卡-雷克斯无线电阵列的效率和孔径。该模型的基础是一个参数化的无线电足迹和概率处理的检测过程中的天线和阵列的水平。通过这种方法，我们可以估计空气簇射的探测效率作为其到达方向，能量和在地面上的影响点的函数。此外，在我们的概率方法中，空气簇射检测过程的不同阶段之间的透明内部关系使得能够估计效率的不确定性，因此，无线电阵列的孔径。该模型的细节将在贡献中介绍。
2021-08-10 astro-ph.IM
Approximating the Lateral Distribution Function of Cherenkov Radiation as a Function of the Particle Type for Tunka-133 Array
本文的主要工作是分析广泛空气簇射（EAS）中粒子的切伦科夫辐射的横向分布函数（LDF）。利用CORSIKA程序对Tunka-133阵列条件下的垂直簇射的许多基色在膝区附近的1 PeV初级能量下进行了切伦科夫辐射LDF的模拟。根据切伦科夫光LDF的数值模拟结果，对几个粒子重新设置了参数化多项式函数集，作为初级粒子类型的函数。对垂直EAS级联中的几种初级粒子，用近似的切伦科夫辐射LDF与用CORSIKA程序模拟的Tunka-133阵列的LDF进行了比较。
2018-10-24 astro-ph.HE astro-ph.IM
Modeling the Aperture of Radio Instruments for Air-Shower Detection
稀疏数字天线阵是未来大规模宇宙线观测站的一种很有前途的探测技术。最近已经表明，这种仪器可以提供一个分辨率的能量和簇射最大值的水平上的其他宇宙射线探测方法。由于在30至80 MHz的传统频带中空气簇射无线电发射的主导地磁性质，无线电信号的幅度和极化强烈地依赖于到达方向的方位角和天顶距。因此，天线阵列的效率和孔径的估计比粒子或切伦科夫光检测器更复杂。我们已经建立了一个新的效率模型的基础上利用横向分布函数作为淋浴模型，和概率处理的检测过程。将该模型与通卡射电扩展站（通卡-雷克斯）测量的数据进行比较，通卡射电扩展站是一个数字天线阵列，面积约为1公里，位于西伯利亚的通卡宇宙射线和伽马射线天文学高级仪器（TAIGA）的$^2$。通卡-雷克斯探测器利用空气-切伦科夫和粒子探测器的触发器探测空气簇射的无线电发射。本研究是通卡-雷克斯测量宇宙线通量的重要一步，对于一般空气簇射的射电测量是重要的。
2019-09-04 astro-ph.IM
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
Reconstruction of radio signals from air-showers with autoencoder
通卡射电分机（Tunka-Rex）是一个数字天线阵列（63个天线分布在1平方公里范围内），与东西伯利亚的TAIGA天文台共址。Tunka-Rex测量30-80 MHz频带内的超高能宇宙射线引起的空气簇射的无线电发射。空气簇射信号是一个短的（几十纳秒）宽带脉冲。利用这些脉冲的时间位置和幅度，我们重建了空气簇射和初级宇宙射线的参数。低能事件（E<10^17 eV）的振幅由于背景的控制而不能用于成功的重建。为了降低检测的能量阈值，提高效率，我们使用自编码器神经网络，从测量数据中去除噪声。这项工作描述了我们的方法去噪的原始数据和进一步重建的空气淋浴参数。我们还提出了低能量事件重建与自动编码器的结果。
2021-01-08 astro-ph.IM
The Tunka-Grande scintillation array: current results
通卡-格兰德实验是位于西伯利亚通卡山谷的一个闪烁阵列，敏感面积约为0.5 sq.km，用于测量广泛空气簇射（EAS）中的带电粒子和μ子。通卡-格兰德是最佳的宇宙射线研究的能量范围在10 PeV至约1 EeV，其中探索的组成是至关重要的了解从银河系到河外起源的宇宙射线的过渡。本文试图提供一个概要的目前的实验结果。特别是，在10 PeV至1 EeV范围内的所有粒子的能量谱的重建的基础上，从四个观测季节的实验数据。
2022-09-12 astro-ph.HE astro-ph.IM
Reconstruction of air-shower parameters for large-scale radio detectors using the lateral distribution
利用CoREAS对Tunka-Rex天线阵进行了模拟，研究了宇宙线空气簇射（主要能量为$> 0.1$ ~EeV）发射的无线电信号的横向分布函数（LDF）特征及其与能量和簇射最大值等空气簇射参数的关系。考虑到所有重要的贡献，总的无线电发射，如地磁效应，电荷过剩，和大气折射，我们参数化的无线电LDF。这个参数化是二维的，有几个自由参数。大量的自由参数是不适合稀疏阵列在低信噪比（信噪比）下工作的实验。因此，利用对称性，我们减少了自由参数的数量，并减少了LDF到一个简单的一维函数。剩余的参数可以用少量的点来拟合，即少到来自三个天线的信号高于检测阈值。最后，我们提出了一种重建空气簇射参数的方法，特别是能量和簇射最大值$X_{\mathrm{max}}$，其理论精度分别优于15%和30 g/cm $^2$。
2015-12-18 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
Radio detection of Cosmic-Ray Air Showers and High-Energy Neutrinos
本文介绍了粒子级联的射电辐射，概述了各种实验，并解释了空气簇射特性的射电测量方法。最后讨论了射电技术在高能天体粒子物理中的应用前景。由于数字无线电实验的成功运作，以及对发射的定量理解的提高，无线电探测又回到了广泛的空气簇射的有前途的技术名单上。无线电探测器的阈值约为100 PeV，对研究最高能量的银河宇宙射线和所有类型的超高能河外粒子特别有用。LOPES、CODALEMA、AERA、LOFAR和Tunka-Rex等各种天线阵列已经表明，无线电测量可以与其他技术在精度上竞争，特别是在到达方向、能量和簇射最大值的位置方面。无线电技术的科学潜力似乎在与粒子探测器结合时达到最大，这增加了空气簇射测量的总精度。这对于更好地分离不同的初级粒子（如伽马射线光子、中微子或不同类型的原子核）至关重要。除了空气簇射外，无线电技术还可用于稠密介质中的粒子级联。ARA、ARIANNA和ANITA等几个开创性的实验目前正在寻找由冰中的超高能中微子引起的级联。此外，未来的几个项目将同时针对高能宇宙射线和中微子。SKA将在月球风化层中搜寻中微子和宇宙射线引发的级联，并为空气簇射测量提供前所未有的细节。最后，像GRAND、SWORD或EVA这样具有巨大曝光量的无线电探测器正在被考虑用于研究最高能量的宇宙射线和中微子。
2017-01-03 astro-ph.HE astro-ph.IM
Detection of the Crab Nebula using a Random Forest Analysis of the first TAIGA IACT Data
Tunka伽马射线和宇宙射线天文学高级仪器（TAIGA）是一个测量TeV至PeV伽马射线和宇宙射线的多组分实验。我们的目标是建立一种新的混合直接空气簇射技术，足以进入长期寻求的Pevatrons的能量领域。混合空气切伦科夫光探测技术结合了HiSCORE簇射阵面采样阵列和两台$\thicksim$ 4米级、$\sim$ 9.6度视场成像空气切伦科夫望远镜（IACT）的优势。HiSCORE阵列提供了良好的角度和簇射核心位置分辨率，而IACT提供了图像的形状和方向的伽玛强子分离。将来，将使用一个额外的μ子探测器来标记$\ge$ 100 TeV能量的强子。在这里，只使用TAIGA实验的第一个IACT的数据。一个随机森林算法进行训练，使用蒙特卡罗（MC）模拟和真实数据，并施加到85小时的选定的观测数据跟踪蟹状星云的平均天顶距为33.5度，导致在这个数据集的阈值能量为6 TeV。使用gammapy软件包进行分析。共检测到163.5个过量事件，统计学显著性为8.5 sigma。蟹状星云观测到的光谱最符合6 TeV以上的幂律，在参考能量为13 TeV时通量归一化为$(3.20\pm0.42)\cdot10^{-10} TeV^{-1} cm^{-2} s^{-1})$，光谱指数为$-2.74\pm0.16$。
2023-01-26 astro-ph.HE astro-ph.IM
A Probabilistic Model for the Efficiency of Cosmic-Ray Radio Arrays
针对宇宙射线射电阵列探测效率估算难题，提出基于射电信号足迹、单天线探测与阵列级探测标准概率处理的模型及半解析方法，经Tunka-Rex阵列验证，能准确预测全效率区域并计算孔径，助力绝对通量测量与减少选择偏差。
2022-08-15 astro-ph.HE astro-ph.IM
Quest for detection of a cosmological signal from neutral hydrogen with a digital radio array developed for air-shower measurements
数字射电阵列广泛应用于低频射电天文以及高能宇宙射线和中微子引起的空气簇射探测。由于大气簇射的射电辐射形成几十纳秒的宽带短脉冲，宇宙线阵列和天文阵列的数据采集策略有很大的不同。为了对宇宙射线进行精确测量，射电阵列必须具有绝对幅度校准，并在宽频率范围内记录天线上的整个电场。这些要求与实验中确定的要求相似，这些实验的目的是探测红移为$z$ >10的中性氢的微弱信号，这使我们将我们在Tunka-Rex上的经验应用于这个问题。我们正在开发新的实验装置，包括四个天线站，放置在100平方米的面积。每个天线站由两个垂直的环形天线组成，测量30-80 MHz频带内的电场。该设置以50 $μ$ s的部分记录来自所有天线的电场，达到20 kHz的光谱分辨率。我们预计冗余数据流约为10 GB/天，并计划利用此冗余，通过应用数字波束形成、匹配滤波和神经网络RFI抑制来降低测量的系统不确定性。在目前的贡献，我们描述的设计和校准的设置，预期的性能和数据分析技术。
2019-08-19 astro-ph.IM
