Digital Radio Arrays for the Detection of Air Showers Initiated by Ultra-High-Energy Particles (Epiphany 2022)
数字无线电阵列已经成为测量能量在100 PeV左右和以上的空气簇射的有效工具。与光学技术相比，无线电技术不限于晴朗的夜晚。由于计算分析技术的最新进展，无线电阵列可以提供同样准确的测量能量和簇射最大值的深度。独立的无线电阵列提供了一种经济的方法来实现巨大的孔径，例如，用于寻找超高能中微子，但仍需要大规模的技术演示。结合无线电天线和粒子探测器的混合阵列已经开始在假定的银河系到河外过渡的能量范围内为宇宙射线物理学做出贡献。特别是，无线电和μ子探测器的组合可以为宇宙射线的质量组成铺平前所未有的准确性。这篇论文回顾了无线电技术的最新发展，并重点介绍了选定的运行和计划中的天线阵列，如GCOS，GRAND，SKA，Pierre Auger天文台的AugerPrime升级和IceCube-Gen 2。
2022-04-26 astro-ph.HE astro-ph.IM
A Detailed Study on the Range Fluctuations of $10^{11}$eV to $10^{18}$eV Muons in Water and the Fluctuations of the Cherenkov Lights due to the Accompanied Cascade Showers initiated by Muons
我们的蒙特卡罗模拟程序（{ \it积分方法}）的有效性已被相应的分析程序所验证，该程序在方法上与我们的方法完全无关。此外，由我们的程序所获得的结果进行了比较，由不同的蒙特卡罗模拟程序（{ \it差分方法}），已专门利用不同的作者和它们之间的协议被发现是很好的。通过利用我们的Monte Carlo程序，其中的有效性是在两个不同的程序，我们调查不仅高能量μ子本身的波动，但也波动的各种量有关的能量损失的μ子，这是很难得到的{ \it差分方法}。也就是说，我们得到了μ子能量损失的涨落，由μ子引发的级联簇射引起的切伦科夫光的涨落以及它们之间的关联。最后，考虑到随机过程中所有可能的涨落，我们得到了KM 3探测器中切伦科夫光的跃迁曲线，并指出了在KM 3探测器中可靠估计μ子中微子事件的产物μ子能量的困难。
2010-10-25 astro-ph.HE
Azimuthal distribution of Cherenkov photons and corresponding electron-positron asymmetry in EASs of different primaries
本文研究了不同能量的$γ$射线、质子和铁原色以不同的天顶距入射在高空观测高度上所引发的广泛空气簇射（EAS）中切伦科夫光子的方位分布。本文还研究了电子和正电子的方位角分布及其不对称行为，以了解电子自旋共振中切伦科夫光子的方位角分布特征。这项研究背后的主要动机是，看看切伦科夫光子的方位角分布是否可以提供任何手段来区分$γ$射线引发的阵雨从强子引发的阵雨在地面$γ$射线天文实验。除此之外，这种研究对于理解$γ$射线簇射和强子簇射的一般性质也是重要的。我们使用CORSIKA 6.990模拟软件包来生成簇射。研究表明，切伦科夫光子的方位角分布具有双峰性质，这是由于电子和正电子在方位角平面上的分离造成的。分布的图案是更敏感的初级粒子的能量比它的入射角。$γ$射线和手离子引发的簇射的分布没有显著差异。
2018-03-31 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
On the method of ascertainment of the possible historical proximity of two Extensive Air Showers
越来越多的努力仍在进行中，以建立存在和调查的广泛的空气簇射（EAS），可以被认为是起源于一个单一的事件，产生的宇宙辐射（CR）粒子，反过来启动两个淋浴的属性。相当远的CR装置观测EAS事件对于这一目的特别有用。估计方法，提出了确定这样的EAS对，观察到的一对相互远程安装和发起的两个初始CR粒子，这可以被视为历史上接近和可能同源。应用该方法的数值例子给出了一个玩具模拟淋浴的样本。
2020-06-14 astro-ph.HE astro-ph.IM
An extended Heitler-Matthews model for the full hadronic cascade in cosmic air showers
Heitler-Matthews强子空气簇射模型将被推广到强子级联中所有代的电磁子簇射。分析概述了详细的初级质子引发的阵雨。对于由铁原色引发的簇射，给出了分析的部分，因为它与原生质子的分析不同。簇射大小和最大簇射大小的深度的预测与蒙特卡罗模拟的结果进行了比较。深度的最大值，因为它遵循从外推的海特勒-马修斯模型限制到第一代的电磁次簇射是太小的Monte Carlo预测。它示出，包括所有代的电磁子簇导致较小的预测的深度最大和较小的预测的伸长率。因此，离散模型预测和蒙特卡罗预测的最大深度之间的差异不能从考虑的世代数中解释。将提出另一种解释。
2014-03-05 astro-ph.HE
Development of neutrino initiated cascades at mid and high altitudes in the atmosphere
中微子是一种非常有前途的信使，能量在几十EeV以上。它们可以通过几个渠道产生，即作为强子相互作用的副产品在源，作为超大质量粒子衰变的主要产品，并在一定程度上，作为UHECR通过微波遗迹光子浴传播的结果。JEM-EUSO任务是一个主要例子，一个非常大曝光空间观测站的新时代即将到来，有了它，在最高能量下进行天体物理中微子探测的可能性就更大了。在目前的工作中，我们使用的PYTHIA相互作用代码与CONEX淋浴模拟包的组合，以产生快速的一维模拟中微子在空气中引发的淋浴。我们详细研究了相应的纵向剖面的结构，但我们的物理分析主要集中在中高海拔地区阵雨的发展上，在那里它们可以成为空间荧光观测站的一个有趣的目标。
2009-09-07 astro-ph.HE
A detailed study on the range fluctuations of 10^{11}eV to 10^{18}eV muons in water and the fluctuations of the Cherenkov light yields due to the accompanied cascade showers initiated by muons. Part1: High Energy Muons
我们的蒙特卡罗模拟程序（时间序列程序）的有效性已被相应的分析程序所验证，该程序在方法上与我们的方法无关。此外，我们的程序所获得的结果进行了比较，通过不同的蒙特卡罗模拟程序（v_{cut}程序），已专门利用不同的作者和我们之间的协议，他们被发现是好的。通过利用我们的Monte Carlo程序，其有效性是保证在两个不同的程序，我们不仅调查的高能量μ子本身的波动，但也波动的各种量的能量损失的μ子，这是很难得到的v_{cut}程序。也就是说，我们在本文（第一部分）中得到了μ子能量损失的涨落。在随后的论文（第二部分）中，基于第一部分中提出的思想，我们将详细研究μ子的初级能量与它们的能量沉积之间的相关性，以及有关μ子的能量沉积与它们在KM 3探测器中的切伦科夫光产额之间的相关性。
2011-08-05 astro-ph.HE
Search for gamma-ray induced showers from the lateral distribution of electrons in EAS
利用蒙特卡罗（MC）模拟研究了基于电子横向分布区分$γ$射线和强子引发的广延空气簇射（EAS）。本文探讨了利用EAS的局域年龄参数（α）进行γ-强子分离的可能性。研究发现，在没有可靠的μ子测量设备的情况下，利用双光子散射理论分离出$γ$射线和强子诱导的EAS，对表面探测器实验是有用的。
2015-03-23 astro-ph.HE
Sensitivity study of (10,100) GeV gamma-ray bursts with double shower front events from ARGO-YBJ
ARGO-YBJ，位于羊八井宇宙线天文台（海拔4300米，中国西藏）是一个全覆盖的空气簇射阵列，具有300 GeV的伽马射线天文学能量阈值。大多数记录的事件是单一的前阵雨，满足在给定的时间窗口中检测到至少20个粒子的触发要求。然而，在13%的事件中，两个随机到达的阵雨可以在同一时间窗口中记录，并且第二个通常较小，不需要满足触发条件。这些事件被称为双锋簇射事件。通过使用这些小簇射，远低于触发阈值，探测器的初级能量阈值可以降低到几十个GeV。在本文中，角分辨率，可以实现与这些事件的评估由一个完整的蒙特卡罗模拟。本文还研究了ARGO-YBJ利用双阵面簇射事件探测伽马射线暴（GRB）的灵敏度，分析了不同截止能量、不同持续时间和不同天顶角的GRB。
2016-03-28 astro-ph.HE
Search for UHE gamma photons in cosmic rays by studying the geomagnetic influence on air-shower muons
通过研究磁场对大气簇射缪子的影响，提出了一种利用缪子探测器区分极高能伽马射线与宇宙射线的方法，实现了高区分效率。
2025-12-05 astro-ph.HE
Discriminating sub-TeV gamma and hadron-induced showers through their footprints
针对亚TeV能段伽马/强子判别难题，提出利用预训练视觉变换器分析簇射信号足迹模式的新方法，该方法抗噪且适应不同观测条件，适用于地基伽马射线天文台。
2025-02-26 astro-ph.HE hep-ex
Anomalous Longitudinal Shower Profiles and Hadronic Interactions
由非常高能量的宇宙射线引发的大部分空气簇射在深度上表现出纵向发展，具有单个明确的簇射极大值。然而，一小部分阵雨的轮廓与这种平均行为有很大的不同。在极端的情况下，这种异常的纵向廓线甚至可以有两个不同的簇射极大值。我们讨论的主要相互作用，导致这样的配置文件的属性。模拟被用来估计依赖于初级能量，质量和强子多粒子生产在非常高的能量的特征的异常配置文件的速率。
2011-11-02 astro-ph.HE
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
A parameterisation of the longitudinal Cherenkov emission profiles of gamma induced electromagnetic showers in the atmosphere in the GeV-TeV energy range
在伽马射线天文学中，大气层被用作热量计。GeV-TeV能量范围内的入射伽马射线是通过它们在大气中产生的电磁簇射和它们发出的切伦科夫光来观测的。我们的目标是获得一个参数化的纵向剖面的电磁簇射在大气中。这些簇射的纵向切伦科夫发射剖面可以用来重建γ光子的参数以及γ强子的鉴别。因此，获得这些配置文件的精确参数化可以用于IACT图像的分析，以及快速模拟大气中伽马诱导的簇射的切伦科夫发射。在此之前没有系统地进行过这种参数化。我们进行了大气中γ射线诱发的簇射的蒙特卡罗模拟。它们的切伦科夫发射纵剖面的参数化是基于粒子探测器物理学中使用的众所周知的伽马函数。我们评估的纵向切伦科夫发射轮廓的最大和平均深度的深度，以及参数$1/β$上的初始簇射的能量的依赖性。我们还研究了与伽马函数相关的各种参数的分布，发现$β/α$和$1/α$具有高斯分布，并且彼此不相关，这使得它们成为评估切伦科夫发射轮廓波动的合适变量。最后，我们提出了这两个变量的波动的参数化。
2020-10-30 astro-ph.HE astro-ph.IM
Characteristics of extensive air showers around the energy threshold for ground-particle-based gamma-ray observatories
以地面空气簇射粒子测量为基础的甚高能量伽马射线天文学直到最近才被确立为一种可行的方法，补充了已确立的空气切伦科夫技术。这种方法需要高海拔（山区）和非常高的表面覆盖率粒子探测器。虽然一般来说，空气簇射的性质已经确定了几十年，但从低能量原色中探测到非常小的簇射的极端情况还没有被很好地描述为伽马射线天文学的目的。在这里，我们尝试这样的表征，支持基于这种技术的下一代伽马射线观测站的优化的目的。我们解决了所有的关键地面观测，并提供参数化用于探测器优化簇射能量约1 TeV。我们强调两个主要方面：需要大面积探测器，以有效地测量低能量的淋浴，和μ子识别的重要性，为目的的背景拒绝。
2019-05-24 astro-ph.HE astro-ph.IM
Gamma/hadron discriminant variables in application to high-energy cosmic-ray air showers
本研究针对宇宙线实验中原初粒子识别需求，探究基于探测器信号时间分布的区分变量，与总信号类变量对比，验证其可用于10^17.5eV能区的地面宇宙线伽马/强子鉴别。
2025-10-02 astro-ph.HE
Air shower universality from 10^14 to 10^22 eV
在考虑Landau-Pomeranchuk-Migdal效应和地磁场效应的情况下，在较宽的一次能量范围（$10^{14}÷10^{22}$ ~eV）内研究了核和光子引发的空气簇射的标度特性.结果表明，直到最高能量，电子分量的横向分布不变性以及簇射年龄与均方根半径之间的普遍依赖性都存在。详细讨论了簇射普适性对再分析、交叉检验和验证不同实验结果以及降低强子模型不确定性影响的意义。
2014-02-20 astro-ph.HE
Upgrading and testing the 3D reconstruction of gamma-ray air showers as observed with an array of Imaging Atmospheric Cherenkov telescopes
成像大气切伦科夫望远镜的立体阵列允许在3维中重建伽马射线诱导的簇射，这提供了几个优点：直接获得空间中的簇射参数和直接测量入射能量的量热。此外，考虑到同一阵雨的不同图像之间的相关性。最近在H.E.S.S.的框架内实现了一种基于电磁簇射的简单3D模型的分析方法。实验在本文中，该方法是完成了一个额外的质量标准，它减少了约2倍的扩展源的情况下的背景污染，同时保持伽马射线效率在一个高水平。另一方面，2006年7月耀变体PKS 2155-304的剧烈耀斑，提供了H.E.S.S.几乎纯伽马射线样品的数据，提供了一个独特的机会，精度测试的三维重建方法以及H.E.S.S.校准中使用的模拟。所有3D淋浴参数的分布数据和模拟之间的协议在百分之几的水平。
2009-05-04 astro-ph.HE astro-ph.IM
Improved Gamma-Hadron Separation for PeV Photon Searches with IceCube (ICRC 2025)
The IceCube Collaboration（IceCube合作组）
本研究结合IceTop表面阵列与IceCube深部光学探测器，利用强子簇射含高能μ子、光子簇射多无μ子的特性及横向分布信息，将PeV能段伽马-强子分离提升至优于10⁻³，拓展低能段后为搜寻PeV光子源提供了发现潜力。
2025-07-08 astro-ph.HE
Photoproduction total cross section and shower development
利用基于QCD微喷注和软胶子再膨胀的模型，并考虑到红外胶子限制总光生截面的上升，得到了超高能下的总光生截面.这个截面被引入到蒙特卡罗系统AIRES中，以模拟宇宙线光子引发的扩展空气簇射。新的光生截面对常见的淋浴可观的影响，特别是那些相关的μ子生产，与以前的结果进行了比较。
2015-10-25 astro-ph.HE hep-ph
Search for cosmic gamma rays with the Carpet-2 extensive air shower array
讨论了寻找能量在100 TeV以上的初级宇宙伽马射线问题的现状，并提出了在这一领域进行新实验的建议。结果表明，地毯-2空气簇射阵列的μ子探测器的面积增加到410平方米，将在2016年实现，这将使该阵列与过去和现有的实验相当有竞争力，特别是在适度的能量。一些初步的测量结果与较小面积的μ子探测器一起提出的预期结果的估计，以获得与未来的大面积μ子探测器。
2015-11-30 astro-ph.HE
Evaluation of the potential of a gamma-ray observatory to detect astrophysical neutrinos through inclined showers
我们评估的能力，地面伽玛射线天文台探测天体物理中微子的能量在$100\,{\rm TeV}$到$100\,{\rm PeV}$范围。这些事件的识别将通过测量由下行和上行中微子引起的非常倾斜的广泛空气簇射来完成。通过分析地面上簇射的总电磁和μ子信号的平衡，实现了在压倒性的宇宙线背景中的中微子诱导簇射的鉴别。我们证明了一个${\rm km^2}$规模的宽视场地基伽马射线天文台可以检测到一对夫妇的甚高至超高能量（VHE-UHE）中微子事件，每年与合理的指向精度，使其成为一个有趣的设施，多信使研究与光子和中微子。
2022-09-25 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Ill-posed formulation of the emission source localization in the radio-detection experiments of extensive air showers
基于常用的最小化算法，讨论了超高能宇宙射线引发的空气簇射电波波前曲率的重建问题。我们强调的重要性，引起的收敛过程中的最小化的非线性最小二乘函数，影响退化的解决方案和偏见方面的结果。我们推导出一个简单的方法来获得一个令人满意的估计的排放源的主要点的位置，这减轻了以前遇到的问题。
2012-09-18 astro-ph.HE astro-ph.IM
The gamma/hadron discriminator $LCm$ in realistic air shower array experiments
本文推广了伽马/强子鉴别变量 $C_k$ 和 $LCm$ 至不同探测器阵列，并评估了闪烁体与水切伦科夫阵列中 $C_k$ 轮廓的鉴别能力。
2023-10-15 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Gamma-ray and Cosmic Ray Astrophysics from 10 TeV to 1 EeV with the large-area ($>$10 km$^2$) air-shower Detector SCORE
我们建议探索到目前为止测量不良的宇宙射线和伽马射线天空（加速器天空）的能量范围从10 TeV到1 EeV。新的物理学问题可能会在伽马射线天文学最后剩下的观测窗口中得到解决。宇宙加速器和空气簇射探测技术提供的非常高的束流能量自然意味着天体粒子物理学和粒子物理学的基本问题之间的纠缠。新的大面积（10公里$^2$）广角（1 sr）空气切伦科夫探测器SCORE（宇宙起源探测器研究）是基于非成像切伦科夫光前采样与1米$^2$的顺序敏感的大面积探测器模块。横向光子密度和到达时间分布将被采样到距离簇射核心很远的地方。物理动机，探测器的概念和第一次模拟结果将被提交。
2009-09-02 astro-ph.HE astro-ph.IM
Search for PeVatrons at the Galactic Center using a radio air-shower array at the South Pole
南极是冰立方中微子天文台的所在地，它对银河系中心有一个完整的、全天候的曝光。因此，它是寻找来自银河系中心的PeV能量的伽马射线的理想位置。然而，由于银河系中心海拔较低，使用宇宙射线粒子探测器很难探测到这些伽马射线引发的空气簇射。在这种情况下，使用天线来测量这些空气簇射的无线电足迹将有所帮助，并将允许24/7的操作时间。到目前为止，无线电技术只探测到能量远高于10 PeV的空气簇射。因此，为了探测PeV能量的伽马射线簇射，必须降低能量阈值。这可以通过优化频带以获得更高水平的信噪比来实现。通过这种方法，可以在南极测量具有高倾角的PeV伽马射线簇射。
2021-05-28 astro-ph.HE astro-ph.IM
A comparison study of CORSIKA and COSMOS simulations for extensive air showers
能量超过~ 10^{18} eV的宇宙射线被称为超高能宇宙射线（UHECR）。蒙特卡罗程序广泛的空气簇射（EAS）模拟的发展EASs在地球大气中的UHECR发起。检测UHECR的实验利用EAS模拟来估计它们的能量、到达方向和成分。在本文中，我们比较EAS模拟与两个不同的代码，CORSIKA和COSMOS，提出的数量，包括纵向分布的粒子，簇射最大的深度，动能分布的粒子在地面上，和能量沉积到空气中。然后，我们讨论了我们的结果UHECR实验的影响。
2013-01-22 astro-ph.HE
A Realistic Treatment of Geomagnetic Cherenkov Radiation from Cosmic Ray Air Showers
基于三维蒙特卡罗模拟得到的真实地球磁场中的气流，对超高能宇宙射线引发的空气簇射的相干电磁辐射进行了宏观计算.我们讨论了正确处理空气中的折射率的重要性，由格莱斯顿和戴尔的法律，这极大地影响了脉冲的某些配置相比，一个简化的治疗使用一个恒定的指数。我们预测，特别是地磁切伦科夫辐射，它提供了强信号，在高频率（GHz），为某些几何形状连同“正常辐射”的淋浴最大值，导致在频谱的双峰结构。我们还提供了一些信息的数值程序被称为EVA 1.0。
2012-08-29 astro-ph.HE
Various constraints on BSM physics from extensive air showers and from ultra-high energy gamma-ray and neutrino searches
本文基于广延大气簇射异常特征及超高能伽马射线与中微子搜寻，综述了超高能宇宙射线对洛伦兹不变性检验、暗物质、早期宇宙相变和惰性中微子等标准模型之外物理现象的限制。
2025-01-31 astro-ph.HE hep-ph
New methods to reconstruct $X_{\rm max}$ and the energy of gamma-ray air showers with high accuracy in large wide-field observatories
提出了一种新的方法来重建γ射线引发的高能簇射的纵向剖面最大值（\Xmax）的倾斜深度以及它们的能量（$E_0$）。这些方法是为能量范围从几百GeV到$\sim 10$ TeV的伽马射线开发的。从粒子到达地面的时间分布或较低能量的信号到达地面的时间分布的相关性中，逐事件地获得\Xmax的估计量。$E_0$的估计器是使用参数化逐事件获得的，该参数化具有作为输入的在地面处的总测量能量、包含在簇射核心附近的区域中的能量的量以及估计的\Xmax。在考虑垂直簇射的情况下，分别得到了在$1 \, (10) \ \rm{TeV}$能量下\Xmax和$E_0$的关于$40 \, (20)\,{\rm g/cm^2}$和关于$30 \, (20)\%$的分辨率.所获得的结果是吉祥的，并可能导致打开新的物理途径，为大型宽视场伽马射线天文台。讨论了分辨率与实验条件的关系。
2021-01-15 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Future Extensive Air Shower arrays: from Gamma-Ray Astronomy to Cosmic Rays
尽管在建造新的探测器和分析技术方面取得了很大的进展，但关于银河宇宙射线的起源、加速和传播的关键问题仍然没有解决。一些新的EAS阵列正在开发中。它们之间最雄心勃勃和敏感的项目是LHAASO，这是一个新一代的多组分实验，将安装在中国的极高海拔（四川稻城，海拔4400米）。该实验将面临开放的问题，通过光子和带电粒子诱导的广泛的空气簇射在宽能量范围10 $^{11}$ - 10 $^{18}$ eV的综合研究。本文将总结该实验的现状，提出科学计划，并与领先的新项目进行比较，讨论前景。
2015-03-18 astro-ph.HE hep-ex
Measurements of the low energy neutron and gamma ray accompaniment of extensive air showers in the knee region of primary cosmic ray spectrum
在天山宇宙线站对广延空气簇射（EAS）的主粒子锋强延迟辐射通量进行了有目的的研究。有人发现，EAS的通道可以伴随着延迟热中子和软$(30-50)$ keV的伽马射线，主要集中在一个区域内约$(5-10)$米簇射轴周围，其中积分辐射通量可以在$(10^{-4}-1)$厘米$^{-2}$的中子，和$(0.1-1000)$厘米$^{-2}$的γ射线的限制。信号多重性对簇射大小$N_e$的依赖性对于中子和伽马射线分量都具有功率形状，其功率指数在$N_e\approx 10^6$的值附近急剧增加，该值对应于初级宇宙射线谱中$3\cdot10^{15}$ eV膝的位置。在EAS通过之后可检测的辐射信号的总持续时间在中子分量的情况下可以是几十毫秒，并且对于伽马射线可以高达几秒。低能辐射粒子的延迟伴随可以作为研究EAS强子成分相互作用的有效探针。
2019-12-31 astro-ph.HE astro-ph.IM
Probing hadronic interactions with high-energy and low-energy muons in extensive air showers
本文研究利用IceCube等混合探测器同时测量大气簇射中GeV级与数百GeV以上μ子，以解决“μ子之谜”并为强子相互作用模型中的多粒子产生机制提供约束。
2025-09-21 astro-ph.HE
Air shower reconstruction using HAWC and the Outrigger array
高海拔水切伦科夫（HAWC）伽马射线天文台使用300个水切伦科夫探测器（WCD）探测宇宙和伽马射线引发的TeV能量范围内的空气簇射。为了提高其在最高能量下的灵敏度，HAWC已经升级为围绕HAWC主阵列的345个小WCD（支腿阵列）的稀疏阵列。支腿阵列将HAWC的仪器面积增加了4倍，并自2018年8月开始采集数据。本文提出了一种新的γ射线重建方法，它结合了混合型粒子探测器阵列的数据，改进了空气簇射的重建。在这方面的贡献，我们将展示的第一个结果的HAWC及其支腿阵列的组合空气簇射重建使用蒙特卡罗模拟和第一个组合的实验数据集。
2019-08-19 astro-ph.HE astro-ph.IM
Quantitative constraint on the source contribution to the Galactic diffuse gamma rays detected by the Tibet air shower array
本研究基于LHAASO的100TeV以上新γ射线源观测，定量约束西藏空气簇射阵列探测的398TeV以上银河弥散γ射线的未分辨源贡献占比，99%置信度下低于31%，证实多数事件为真正弥散成分。
2023-10-09 astro-ph.HE
Constraints on hadronic models in extensive air showers with the Pierre Auger Observatory
由超高能宇宙射线引发的广泛的空气簇射对强子相互作用模型的细节很敏感，因此我们提出了使用皮埃尔俄歇天文台的数据获得的主要结果。电磁发展最大值发生的深度是推断宇宙射线性质的最敏感参数。然而，强子模型不能一致地描述最大和μ子测量的能量高于在大型强子对撞机达到的。
2016-08-25 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Correlations in energy in cosmic ray air showers radio-detected by CODALEMA
本文研究了由超高能宇宙射线引发的空气簇射的无线电探测方法的能量响应。CODALEMA实验的数据分析表明，宇宙射线的初级能量与无线电信号中心估计的电场幅度之间存在很强的相关性。其对簇射特性的敏感性表明，可以实现小于20%的能量分辨率。它还表明，不仅洛伦兹力，而且还有与簇射发展过程中产生的所有带电粒子成比例的另一种贡献，可以在天线测量的电场峰值的幅度中发挥重要作用（作为相干性或电荷过剩）。
2012-10-05 astro-ph.HE astro-ph.IM
Giant Atmospheric Showers Detected by the Yakutsk Extensive Air Shower Array
本文研究了雅库茨克阵列在1974至2024年观测到的两个约$10^{20}$ eV巨型大气簇射，发现其异常高μ子比例超出当前模型预测，可能改变对超高能强子相互作用的理解或暗示奇异初级粒子的存在。
2025-05-31 astro-ph.HE
How to detect gamma-rays from ground: an introduction to the detection concepts
本文介绍了能量 >0.1 TeV 伽马射线地基间接探测的原理，阐述了电磁大气簇射特性及宇宙线背景排斥机制，并系统梳理了三大类探测技术及其他实验方法。
2024-01-09 astro-ph.HE astro-ph.IM
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
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
Superposition model test in small CORSIKA shower simulations
计算到达地球表面的粒子通量，以及粒子群同时到达观测水平的情况-非常小的广泛空气簇射，需要进行模拟计算，并考虑到非常低能量宇宙射线粒子产生的簇射发展的更大程度的波动，由于非常陡峭的宇宙射线能谱，能量接近“膝盖”或更高的阵雨比平常大得多。这些涨落很大程度上取决于初级宇宙线粒子的质量数。原子核是一组核子，假定由原子核在高层大气中引发的广泛的空气簇射是单个核子产生的簇射的卷积，似乎是一个明显的近似。这就是所谓的叠加假说。在本文中，我们测试这个叠加模型。我们将显示，使用一个详细的模拟程序CORSIKA的结果，叠加假设不满足广泛的空气簇射的主要特征的分布的较高时刻。我们将讨论简单叠加模型的一些扩展，以确保与详细模拟结果的一致性。
2021-09-06 astro-ph.HE
Extensive Air Showers: from the muonic smoking guns to the hadronic backbone
广泛的空气簇射是由单个超高能粒子引发的复杂宏观物体。它们是大气中数百万次高能反应的结果，可以被描述为强子级联和电磁级联的叠加。强子级联是空气簇射的主干，它主要由π介子组成。中性π介子的衰变会引发电磁级联，而带电π介子的衰变会产生μ介子，它们会离开强子核，并几乎不受影响地旅行许多公里。μ子是强子级联的重要证据：μ子的能量、横向动量、空间分布和产生深度是重建空气簇射历史的关键。在这项工作中，我们概述了空气簇射的μ子现象及其与强子级联的关系。我们简要地回顾了实验的努力，分析空气簇射内的μ子，并讨论了可能的路径来使用这些信息。
2013-01-15 astro-ph.HE hep-ph
Impact of atmospheric effects on the energy reconstruction of air showers observed by the surface detectors of the Pierre Auger Observatory
大气条件，如压力（P）、温度（T）或空气密度（$ρ\propto P/T$），影响高能宇宙射线引发的扩展空气簇射的发展。我们研究了大气变化对重建空气簇射的影响，从皮埃尔俄歇天文台的表面探测器阵列的数据，分别考虑与探测器间距为1500米和750米的间距之一。我们观察到调制的事件发生率是由于空气密度和压力的变化对测量信号的影响，从中获得的能量估计。我们展示了如何的能量分配可以被纠正，以考虑到这样的大气影响。
2017-02-09 astro-ph.HE astro-ph.IM
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 Radar Echo Telescope for Cosmic Rays: Pathfinder Experiment for a Next-Generation Neutrino Observatory
宇宙射线雷达回波望远镜（RET-CR）是最近启动的一项实验，旨在通过冰内雷达探测宇宙射线引发的空气簇射的冰内级联，以实现全面的下一代实验的目标，以探测极地冰中的超高能中微子。对于初级能量大于10 PeV的宇宙射线，大约10%的空气簇射能量到达高海拔冰盖（$\gtrsim$ 2 km）的表面，集中在大约10 cm的半径内。这个穿透性的簇射核心产生了比前面的空气中的级联密度大许多数量级的冰中级联。这种密集的级联可以通过雷达回波技术检测到，其中发射的无线电被级联尾流中留下的电离沉积物反射。RET-CR将在自然界中测试雷达回波方法，用宇宙射线引发的空气簇射的冰内级联作为测试光束。我们提出了预测的事件率和灵敏度的基础上，使用CORSIKA，GEANT 4，和RadioScatter的三部分模拟。RET-CR预计每天有$\sim$ 1次雷达回波事件。
2022-01-03 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Shower formation constraints on cubic Lorentz Invariance Violation parameters in quantum electrodynamics
基于LHAASO的100 TeV–PeV伽马射线观测，本文在Myers-Pospelov框架下计算LIV对Bethe-Heitler过程及大气簇射的抑制，独立给出95% CL的三次LIV能标约束。
2024-07-03 astro-ph.HE hep-ph
Constraining axion-like particles with the diffuse gamma-ray flux measured by the Large High Altitude Air Shower Observatory
冰立方实验对极高能量中微子的探测支持了来自相同宇宙加速器的可比较的伽马射线对应物的存在。假设这些粒子的来源是河外起源，那么发射的光子流在宇宙距离上传播时会被大量吸收。然而，在光子与超轻类轴子粒子（ALP）混合的情况下，这种预期将被强烈修改。值得注意的是，宿主星系中的光子-ALP转换会产生一个ALP通量，它在河外空间中不受阻碍地传播。然后，ALP在银河系磁场中的反向转换导致了扩散的高能光子通量。在这种情况下，最近探测到的扩散高能光子通量的大型高海拔空气簇射天文台（LHAASO）允许我们排除在$95\%$ CL的ALP光子耦合$g_{aγ}\gtrsim 3.9-7.8 \times 10^{-11}~\mathrm{GeV^{-1}}$的$m_{a}\lesssim 4\times10^{-7}~\mathrm{eV}$，这取决于假设的磁场和原始的伽马射线光谱。这个新的约束是互补的，与其他ALP约束从非常高的能量伽马射线实验和未来的实验的灵敏度。
2022-06-17 astro-ph.HE hep-ph
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
Working Group Report on the Combined Analysis of Muon Density Measurements from Eight Air Shower Experiments
我们提出了一个元分析最近的μ介子密度测量的8个空气簇射实验，其中包括簇射能量范围从PeV到几十EeV的μ介子之谜，在广泛的空气簇射。一些实验分析报告在广泛的空气簇射中记录和模拟的μ介子密度之间存在偏差，而另一些则报告没有差异。实验之间的比较，使用一个通用的参考尺度的基础上模拟质子和铁引发的空气淋浴的相对差异。我们应用了交叉校准的能量尺度之间的实验的基础上各向同性通量的宇宙射线作为参考。超过10 PeV，大多数实验数据显示，μ子过剩相对于模拟的空气淋浴，包括最近的后LHC高能相互作用模型进行。这种差异随着簇射能量的增加而增加，与EPOS-LHC和QGSJet-II的预测相差8 σ。在不同的天顶角和跨不同的实验μ子的能量阈值的测量的效果将被解决。
2020-01-08 astro-ph.HE hep-ex
Simulation of radio emission from cosmic ray air shower with SELFAS2
本文对大气中超高能宇宙射线引发的空气簇射的射电辐射进行了微观计算。所采用的策略是计算电磁分量的每个二次粒子贡献，并在任何位置构建总信号。SELFAS 2是一个不依赖于像AIRES或CORSIKA这样的空气淋浴发生器的代码，它基于空气淋浴普遍性的概念，这使得它完全自主。空气簇射中的每个正电子和电子都是随机产生的，遵循相关的分布，并沿着它们在大气中的传播轨迹跟踪它们。我们在本文中证实了早先的结果，无线电发射主要是由于横向电流的时间导数和时间导数的电荷过剩。除了平行于地磁场的空气簇射的情况外，由地磁场中的电荷的系统偏差产生的横向电流的时间导数与电荷过量贡献相比通常是占主导地位的。
2012-03-23 astro-ph.HE hep-ph
Computing the electric field from Extensive Air Showers using a realistic description of the atmosphere
超高能宇宙射线的组成至今仍知之甚少，是高能天体物理领域的一个非常重要的课题。超高能宇宙射线的探测是通过它们与大气成分相互作用后产生的广泛的空气簇射进行的。簇射内的次级电子和正电子发射出可检测到的电场，其频率范围为kHz-GHz。可以使用该无线电信号来估计阵雨\xmax的最大发展的大气深度，具有良好的精度和接近$100\%$的占空比。这个\xmax \的值与引发流星雨的初级宇宙射线的性质密切相关。我们在本文中使用一个现实的大气模式，以纠正系统误差，可以防止正确的和无偏估计的~ \xmax的重要性。
2018-08-22 astro-ph.HE
Event reconstruction with the proposed large area Cherenkov air shower detector SCORE
建议SCORE探测器由一个大阵列的光收集模块设计的广泛的空气簇射的切伦科夫光阵面采样，以检测高能量的伽马射线。探测器站的大间距使得可以以合理的努力覆盖巨大的区域，从而实现高达约几个10 PeV的能量的良好灵敏度。本文介绍了SCORE的事件重建算法，并用它在角分辨率、能量分辨率、簇射深度分辨率和γ/强子分离等方面获得了预期的探测器性能。
2009-09-03 astro-ph.HE astro-ph.IM
