Ultra High Energy Cosmic Ray, Neutrino, and Photon Propagation and the Multi-Messenger Approach
第一讲讨论了从宇宙学源通过河外空间传播A=1（质子）到A=56（铁）的UHECR核。这是其次，在第二和第三讲座的考虑产生和传播的二次粒子通过UHECR损失相互作用。在第二个讲座中，我们专注于弥漫宇宙成因的UHE中微子通量的产生。在第三讲中，我们研究了UHE光子流到达地球的通量。在最后一个讲座中，前面的讲座的结果放在一起，以提供新的见解UHECR源。其中第一个提供了一种方法，通过测量UHECR光谱及其在地球上的光子分数来调查当地人口的UHECR源。其中第二个通过在地球上对UHECR核的可能观测提供了对UHECR源辐射场的约束。
2009-02-18 astro-ph.HE
UHECR by lightest nuclei in Nearby Universe and its parasite neutrino trace
UHECR之谜在GZK（100 Mpc大小）宇宙中的AGN连接的第一次俄歇声明中幸存下来。最后2010年的UHECR地图和成分确实显示出与AGN超银河系地图和质子（该声明的两个主要成分）的相关性要低得多。奥格望远镜的三个主要结果是：室女星系团UHECR令人尴尬的缺失，这在某种程度上是一个预期的信号; Cen-A星系团的稳定存在和原子核（不是核子）组成的显著特征。我们认为，类氦最轻的核可能解决大部分的难题：He UHECR不能从室女座到达，因为轻核的脆弱性和不透明性; Cen-A UHECR的传播（如果He-Li-Be）与观察到的一样多;轻核可能符合俄歇成分特征以及Hires光谱。半能量UHECR的未来多重峰（Eth/Z约为15-30 EeV）必须在一些较高UHECR扩散周围重叠的尾部中追踪。它们的第二个GZK中微子不会像GZK中微子预测的那样聚集在数千PeV处，而是在ICECUBE和-或ARGO中的水平tau空气簇射或最靠近Auger和TA荧光望远镜的向上tau空气簇射中观察到的数十PeV处。
2011-06-19 astro-ph.HE hep-ph
UHECRs Propagation and their Multimessengers: Upper limits and the Impact of the Extragalactic Magnetic Field
本研究考察星暴星系中UHECR传播产生的宇宙成因伽马射线和中微子通量（聚焦NGC 1068），结合河外模拟与观测上限计算宇宙线光度，约束EGMF强度并预测探测能力，强调多信使方法的重要性。
2025-11-13 astro-ph.HE
UHECR Maps: mysteries and surprises
质子使核子UHECR在GZK天文学上的上升被三个主要的谜团所困扰：一个意想不到的室女座附近的UHECR抑制，沿着Cen A垂直（南北）冻结的丰富拥挤的集群，一种暗示核而不是核子的成分。UHECR地图，最初与GZK体积一致，今天似乎与预期的超银河系平面没有太多相关。此外，从俄歇气簇形状的UHECR倾斜深度数据不支持质子，但指向一个核，而HIRES，相反，有利于主要核子。我们试图解决的矛盾，假设UHECR轻核（主要是他）的平面星系场传播，随机在垂直轴上。他的脆弱性和它的质量和电荷解释了室女座的缺席（由于不透明度以上的几个Mpc）和岑A蔓延集群（整个样本的四分之一）。然而，更多的事件和罕见的双峰和集群在其他地方正在等待答案。在这里，我们预见到新的UHECR成分的暗示：银河系。此外，UHECR天空在不同（无线电，红外，光学，X，伽马，TeV）背景下的仔细更新视图也有利于被遗忘的革命性Z-簇射模型。Z-Shower、质子GZK和锂原子核UHECR模型对UHE中微子天文学都有显著的影响：UHE τ中微子诱导的空气簇射将以不同的方式揭示这一点。
2010-01-10 astro-ph.CO astro-ph.HE
Revisiting Propagation Delays of Ultra-High-Energy Cosmic Rays from Long-lived Sources
本文重新研究超高能宇宙线在河外传播中的时间延迟，发现其可与AGN活动周期相当甚至更长，从而削弱源关联，并探讨其对化学组成和河外磁场约束的意义。
2025-06-15 astro-ph.HE
Indication of a Local "Fog" of Sub-Ankle UHECR
高能宇宙射线（UHECR）在星系际空间传播过程中，会与背景辐射场发生相互作用。这些相互作用产生了高能电子/正电子对和光子，这些电子/正电子对和光子又供给电磁级联，从而促成各向同性伽马射线背景（IGRB）。以这种方式产生的伽马射线通量水平高度依赖于UHECR传播距离，以及它们的源随红移的演化。最近，费米-LAT合作报告说，河外伽马射线总通量的大部分来自河外点源。这对通过UHECR传播产生的IGRB设定了严格的上限，并随后限制了它们在遥远宇宙中的丰度。专注于在脚踝以下的能量在一个狭窄的能带（$(1-4)\times 10^{18}$ eV）的UHECR的贡献，我们计算通过UHECR传播所产生的漫射伽马射线通量，归一化的总宇宙射线能量预算在这个波段的测量。我们发现，为了不过度产生新的IGRB限制，可能存在由附近来源产生的UHECR的局部“雾”，其中可能有来自我们银河系的不可忽略的贡献。假设在820 GeV观测到的IGRB的一个给定的分数来自UHECR，我们得到了一个约束的最大距离为他们的大多数来源。由于其他未解决的源人群仍然污染新的IGRB限值，并且踝关节以上的UHECR也总是导致该背景，因此此处提供的结果相当保守。
2016-09-04 astro-ph.HE
Extragalactic propagation of ultrahigh energy cosmic-rays
本文综述了高能宇宙射线（UHECR）的河外传播。我们提出了质子和原子核的不同能量损失过程，以及它们对UHECR谱和组成的能量演化的预期影响。我们讨论了皮埃尔俄歇天文台最近提供的成分分析的可能影响。河外磁场的影响和可能偏离的直线的情况下也提到，以及生产的次级宇宙成因中微子和光子和约束，他们的观察将意味着UHECRs的起源。最后，我们简要讨论了解决UHECRs之谜的多信使方法的相关性。
2011-11-14 astro-ph.HE
The UHECR-FR0 Radio Galaxy Connection: A Multi-Messenger Study of Energy Spectra/Composition Emission and Intergalactic Magnetic Field Propagation
本文通过 CRPropa3 模拟拟合 Auger 数据，研究 FR0 射电星系的 UHECR 能谱、成分及磁场传播，并预测次级光子与中微子。
2023-08-21 astro-ph.HE
UHECR propagation from Centaurus A
根据最近预测的半人马座A kpc尺度喷流的同位素组成，我们重新调查这个源是否可以负责皮埃尔俄歇天文台探测到的一些超高能宇宙射线。我们发现，附近的源，如半人马座A是很好的动机的组成和光谱形状，这样的来源应该开始占主导地位的流量以上~ 4 EeV。从我们的模型中得到的最佳拟合同位素，其最大56 Fe能量固定在250 EeV，具有中间质量，12 C到16 O，而最佳拟合粒子指数为2.3。
2017-06-26 astro-ph.HE
Extragalactic Sources and Propagation of UHECRs
利用公开可用的传播地外UHE粒子的天体物理模拟框架CRPropa 3，现在可以有效地研究现实的UHECR源场景，包括银河系和河外磁场的偏转。在这里，我们讨论了三个最近的研究已经在这个方向上完成。第一个调查可以预期的情况下，最大允许的星系际磁场。这里表明，即使空洞包含强磁场，附近来源的能量为$\gtrsim 60 \; \text{EeV}$的质子的偏转可能足够小，以允许UHECR天文学。第二项研究着眼于几种情况下，一个较小的磁化集中在大规模的各向异性。结果表明，局部源分布对大尺度各向异性的影响比EGMF模型更为显著。例如，一个显著的偶极子分量可以用5 Mpc距离内的主导源来解释。第三项研究探讨了UHECRs是否来自本地射电星系。如果是这种情况，则难以再现所观察到的低水平的各向异性。因此得出结论，此处使用的EGMF模型中空隙中的磁场强度过低和/或存在这些模拟中未考虑的其他UHECR源。
2017-05-05 astro-ph.HE
Propagation of UHECRs in cosmological backgrounds: some results from SimProp
超高能宇宙射线（UHECR）核在宇宙辐射背景中传播，产生在地球上可探测到的次级粒子。SimProp是UHECR核的河外传播的一维代码，灵感来自Aloisio等人的动力学方法。在这种方法中，只有一个子集的核和核通道被用作代表。我们讨论了验证的代码和目前的应用程序UHECR的实验结果。特别是，我们提出了预期的中微子通量产生的一些天体物理的情况。
2013-07-15 astro-ph.CO astro-ph.HE
Propagation of UHECRs in the Universe
超高能宇宙射线（UHECR）的起源、传播和加速机制至今仍不清楚。为了更好地解释现有的实验数据，这些数据必须面对理论模型。对宇宙中UHECR传播的现实模拟应考虑到由于与天体物理背景的相互作用以及介入的宇宙磁场引起的所有相关能量损失过程。宇宙学效应，如光子背景的红移依赖性和宇宙的绝热膨胀，可以在上述过程中发挥重要作用。在这里，我们提出的UHECR通过宇宙的大尺度结构的传播同时考虑宇宙学和磁场效应的模拟结果。
2014-03-17 astro-ph.CO astro-ph.HE
Propagation of UHECRs in the local Universe and origin of cosmic magnetic fields
我们模拟宇宙射线的传播在超高能量，$\gtrsim 10^{18}$电子伏特，在模型的河外磁场在本地宇宙的约束模拟。我们调查的影响，不同的磁成因的情况下，无论是原始的和天体物理的，对宇宙射线的传播。我们的研究表明，不同的情况下的磁不具有各向异性测量的影响很大。附近源的分布在非常高的能量下引起各向异性，与磁场模型无关。我们将我们的结果与皮埃尔俄歇天文台测量的偶极信号进行比较。我们所有的模型都可以再现所观察到的偶极振幅与纯铁注入组合物。这是由于次级核在附近重核源方向上的聚集。光注入组合物由于在4 - 8 EeV的能量下未观察到各向异性而不利。
2019-02-02 astro-ph.HE
Effects of uncertainties in simulations of extragalactic UHECR propagation, using CRPropa and SimProp
超高能宇宙射线（UHECR）河外传播的模拟结果具有内在的不确定性，由于知之甚少的物理量和代码中使用的近似。我们量化的不确定性，由于不同的模型河外背景光（EBL），不同的光致蜕变设置，近似的超离子生产和使用不同的模拟代码的模拟UHECR光谱和成分。我们讨论了几个有代表性的源方案与质子，氮或铁注入的结果。为此，我们使用SimProp和CRPropa，两个公开可用的代码UHECR传播的蒙特卡罗模拟。CRPropa是一个详细而广泛的模拟代码，而SimProp旨在使用更简单的代码实现可接受的结果。我们发现，特别是EBL模型和光致蜕变设置的选择可以有相当大的影响，模拟UHECR光谱和组成。
2015-12-13 astro-ph.HE astro-ph.IM
Revisiting the distance to the nearest UHECR source: Effects of extra-galactic magnetic fields
我们更新最近的UHECR源的位置上的约束。通过使用最先进的CR传播模型分析Pierre Auger天文台的最新数据，我们重申了距离小于25-100 Mpc的本地源的必要性，这取决于质量组成。本文提出了一种新的半解析方法来计算超高频电子回旋共振在湍流磁场环境中的传播。从位于特定距离范围内的源的宇宙射线的增强和低能量磁视界的开始被证明。我们调查的距离最近的源，考虑到这些磁场的影响。得到的结果突出了我们的约束距离最近的源的鲁棒性。
2020-09-11 astro-ph.HE
SimProp v2r3: Monte Carlo simulation code of UHECR propagation
我们介绍了新版本的SimProp，一个用于模拟超高能宇宙射线在星系际空间传播的蒙特卡罗程序。这个版本，SimProp v2r3，允许选择更多的模型为河外背景光谱和演化和光致蜕变截面和分支比比以前版本的SimProp。
2016-02-11 astro-ph.HE astro-ph.IM
The ultra-high energy cosmic rays image of Virgo A
利用最近的大尺度银河系磁场模型，研究了距银河系50 Mpc以内的10个最亮射电源的超高能宇宙射线到达方向。详细的研究，其中也小规模的湍流磁场分量的实施，提出了放射性镓室女座A。这个射电银河系位于远离银河平面，这导致一个独特的图像，这个UHECR源候选人，如果通量是由中间质量的核的混合物。我们提出了一种方法，适用于确定宇宙射线从这个接近的射电星系到达。
2015-09-30 astro-ph.HE
TeV gamma-UHECR anisotropy by decaying nuclei in flight: first neutrino traces?
超高能宇宙射线）可能解决沿半人马座A的俄歇河外星系团。此外，他像UHECR核不能从处女座到达，因为轻核的脆弱性和不透明度超过几个Mpc，解释了处女座UHECR的缺席。正如观测到的，UHECR信号沿着Cen-A传播，因为水平的星系臂磁场使它们在垂直角度上弯曲。类He核的Cen A事件的偏转程度与观察到的成团事件一样多;质子将更加准直，而重（铁）核则过于分散。这种轻核UHECR成分与其他俄歇重核和Hires核子成分共存。剩余的UHECR扩散群可能暗示与其他伽马（MeV-Al^{26}放射性）图的相关性，这主要是由于星系SNR源，如船帆座脉冲星，最亮，最近的GeV源。其他最近的星系伽马源通过TeV相关地图显示与UHECR的联系。我们认为，UHECR也是重放射性星系核，如Ni^{56}，Ni^{57}和Co^{60}被星系场广泛弯曲。UHECR放射性（在$β$和$γ$通道中）和在数百keV的飞行中的衰变被增强（通过巨大的洛伦兹因子（近十亿）），导致PeV电子和随之而来的同步加速器TeV伽马，提供UHECR-TeV相关的天空各向异性。此外，最罕见的非大气层电子和τ中微子也在PeVs处二次爆发，作为ICECUBE中刚刚发现的前两个最罕见的簇射，可能是这种预期的放射性二次尾的第一个特征。
2012-07-01 astro-ph.HE hep-ph hep-th
Modified temperature redshift relation and UHECR propagation
本文研究修改的 CMB 温度红移关系 SU(2)CMB 对超高能宇宙线传播的影响，发现其降低的光子密度会显著提高踝区下方质子通量，并更倾向于星暴星系和伽马射线暴作为 UHECR 主要来源。
2024-05-01 astro-ph.HE
Studies of the UHECR propagation in the Galactic Magnetic Field
本文给出了超高能宇宙线（UHECR）在银河系磁场（GMF）中传播的模拟结果。对大尺度GMF结构和/或初级粒子的不同假设导致了最高能量宇宙射线（CR）的明显不同的偏转模式。GMF修改了UHECR实验对河外天空的曝光。我们估计这些影响的皮埃尔俄歇实验。在合理的UHECR源情景下的进一步前向跟踪研究将允许与附近活动星系核（AGN）和最高能量俄歇事件之间的观测相关性进行直接比较。
2009-02-18 astro-ph.GA astro-ph.HE
UHECR propagation in the Galactic Magnetic Field
对超高能宇宙线在银河系磁场（GMF）中的传播进行了广泛的模拟，并给出了模拟结果。大尺度GMF和/或初级粒子假设的不同可用模型的使用导致最高能量宇宙射线（CR）的明显不同的偏转图案。银河场的透镜效应改变了UHECR实验对河外天空的暴露。为了量化这些影响的皮埃尔俄歇实验，我们进行了相关性分析的模拟宇宙射线事件样本，从地球回溯到银河系边界，与活动星系核（AGN）从第12版的Véron-Cetty和Véron目录。在合理的UHECR源情景下需要进一步的前向跟踪研究，以便与附近活动星系核和最高能量俄歇事件之间的观测相关性进行直接比较。
2009-01-12 astro-ph.GA astro-ph.HE
TeV sky versus AUGER one: are UHECR also radioactive, heavy galactic nuclei?
由类He最轻核产生的UHECR（超高宇宙射线）可能解决沿着Cen A的AUGER河外星系聚集：He UHECR不能从室女座到达，因为轻核的脆弱性和不透明度超过几个Mpc; UHECR信号沿着Cen-A聚集，沿着随机的垂直角，通过水平星系臂磁场观察到。类He事件沿与观测到的簇状事件一样大的宽度角传播。UHECR He是易碎的，应在数十EeV多重峰（D，He 3，p）处立即部分碎裂，几乎与其在最近的UHECR多重峰中沿Cen A UHECR聚类发生的20 EeV处一样[23]。它们在一个与Cen A对齐的微小（Cen A中心盘）观测区域（低于整个Auger天空的10^{-2}）内的狭窄拥挤可能以非常低的概率发生，低于3 \dot 10^{-5}，见图1，2，3，[23]。剩余的UHECR扩散组显示出与其他伽马（MeV-Al^26放射性）图的相关性，这主要是由于星系SNR源，如船帆座脉冲星，最亮，最近的GeV源[20]。其他最近的星系伽马源（部分作为蟹状星云和银河系中心核心）通过TeV相关图显示了与UHECR的联系，见图7。我们推测UHECR也是重放射性星系核，如Ni ^[56]、Ni ^[57]和Co ^[57]、Co ^[60]，它们被星系场大幅度弯曲（从几十度到\geq 100°）。UHECR放射性（在β、γ通道中）在数百keV的飞行中衰减增强（通过巨大的洛伦兹因子\simeq 1…
2012-01-24 astro-ph.HE
Impact of Galaxy Clusters on UHECR propagation
本文基于自相似星系团模型和改进的 SimProp 模拟 UHECR 在磁化星系团内介质中的强子作用与扩散，提出逃逸通量参数化，并指出星系团对 UHECR 核尤其不透明。
2023-09-08 astro-ph.HE astro-ph.IM
Limits on the Lorentz Invariance Violation from UHECR astrophysics
本文将洛伦兹不变性破坏（LIV）引入光子在宇宙中的传播计算。在光子扇区中考虑LIV，计算了$γγ\rightarrow e^{+} e^{-}$相互作用的平均自由程。相应的光子视界，包括LIV效应被用来预测的能量高于$10^{18}$ eV的光子的传播的主要变化。计算了几种超高能宇宙线（UHECR）源模型中考虑LIV的GZK光子在地球上的通量。GZK伽马射线的预测通量相比，皮埃尔俄歇天文台获得的光子通量的新的上限，以便施加上限的顺序$n =$ 0，1和2的LIV系数。LIV系数的限制，这里推导出的比以前的作品更现实，在某些情况下，更严格。分析结果在$δ_{γ,0}^{limit} \sim -10^{-20}$，$δ_{γ,1}^{limit} \sim -10^{-38} \; \mathrm{eV^{-1}}$和$δ_{γ,2}^{limit} \sim -10^{-56} \; \mathrm{eV^{-2}}$的光子部门的LIV上限的天体物理的情况下，最好的描述UHECR数据。
2017-11-21 astro-ph.HE
Neural Posterior Estimation for UHECR source inference from 3D propagation simulations
Max Planck Institute for Physics（马克斯·普朗克物理研究所）；Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）
本文提出基于模拟的推断框架，利用三维CRPropa~3模拟生成校准的后验分布，用于推断UHECR事件的能量、距离、方向和初级成分，实现了高精度的源参数恢复。
2026-05-01 astro-ph.HE astro-ph.IM
Escape and propagation of UHECR protons and neutrons from GRBs, and the cosmic ray-neutrino connection
本文提出了一个超高能宇宙线（UHECR）在伽马射线暴的冲击加速火球中产生的模型。除了从中子逃逸和衰变成质子的标准UHECR起源，我们的模型认为直接质子发射通过从加速的重子加载壳的边缘泄漏，使火球。根据光强子相互作用的壳层的光学厚度，源落在三种情况之一：通常的，光学薄的源占主导地位的中子逃逸，光学厚的源中子逃逸，或“直接逃逸”的情况下，主要贡献UHECR来自泄漏的质子。每种情况下产生的中微子都是不同的，我们看到标准的“每一条宇宙射线产生一个中微子”的假设只在光学薄的情况下有效，而在光学厚的情况下，每一条宇宙射线产生不止一个中微子。此外，额外的直接逃逸分量增强了UHECR通量的高能量部分，从而提高了预测和观测通量之间的一致性。
2013-07-15 astro-ph.HE hep-ph
SimProp v2r4: Monte Carlo simulation code for UHECR propagation
我们介绍了新版本的SimProp，一个用于模拟超高能宇宙射线在星系际空间传播的蒙特卡罗程序。这个版本SimProp v2 r4，连同代码功能的全面改进，计算时间大幅减少，还计算次级宇宙成因粒子，如电子-正电子对和超高能宇宙射线传播过程中产生的伽马射线。正如几位作者最近指出的那样，在目前的观测站所能达到的范围内，这种次级辐射及其产物的通量提供了关于超高能宇宙射线源模型的有用信息，否则很难区分。
2017-12-22 astro-ph.HE astro-ph.IM
CRPropa: a public framework to propagate UHECRs in the universe
为了回答有关超高能宇宙射线（UHECR）的起源和性质的基本问题，重要的是将数据与模拟的天体物理场景进行比较。这些设想应包括粒子相互作用和天体物理环境的详细信息。为了实现这一目标，人们应该利用计算工具来模拟这些粒子的传播。为此，开发了CRPropa框架。它允许能量为$\gtrsim$ 10 $^{17}$ eV的UHECR以及次级伽马射线和中微子的传播。最新版本CRPropa 3反映了代码的有效重新设计以及几个新功能，如三维时间相关传播，银河磁场效应和改进的相互作用处理等。
2014-11-09 astro-ph.HE astro-ph.IM
The high entropy of the UHECR arrival direction distribution favors a light composition
Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）
本研究通过提出一种半解析描述方法、引入与银河磁场无关的各向异性熵度量，分析Auger数据后发现，UHECR到达方向分布的高熵支持轻成分（质子）模型，在96%置信水平下排除重核模型。
2026-08-19 astro-ph.HE
Evaluations of uncertainties in simulations of propagation of ultrahigh-energy cosmic-ray nuclei derived from microscopic nuclear models
本研究利用密度泛函理论的无规相位近似（RPA）计算光核反应截面，评估其在UHECR核传播模拟中带来的不确定性，发现相关差异可能超过能谱统计和观测数据的不确定性。
2023-05-25 astro-ph.HE nucl-th
Study of Galactic interactions and propagation properties of ultrahigh energy cosmic rays using the precision spectrum from the Pierre Auger Observatory
本研究针对经典dip模型无法解释AUGER超高能宇宙线能谱低能特征的问题，采用盘-晕扩散模型拟合精确能谱，得到星系内扩散系数幂律指数及数值范围，为星系内传播研究提供约束。
2024-04-15 astro-ph.HE
Simulating the propagation of cosmic rays heavier than iron in SimProp
本文介绍如何在SimProp中修改以处理铁以外的重核，探讨其在超高能宇宙射线传播模拟中的应用。
2025-09-04 astro-ph.HE astro-ph.IM
Constraining the Extragalactic Magnetic Field: Auger Data Meet UHECR Propagation Modeling
通过 Auger 数据与 UHECR 传播建模结合，研究 extragalactic 磁场约束，发现 SGBs 和喷射 AGNs 的偏转来源差异及磁场强度上限。
2025-12-12 astro-ph.HE hep-ph
The Effects of the Galactic Magnetic Field on UHECR From Local Sources
我们总结了银河系磁场对来自当地河外源的宇宙射线传播的影响的研究结果。本研究的重点是相干结构的Jansson-Farrar银河系磁场模型，即：磁盘场，一个环向场，和一个x-场分量。银河系磁场阴影、源偏转和银河系磁场隧道视觉的现象都被注意到。在整个研究过程中，注意力都放在$10^{18.5}$ EV周围具有刚性的颗粒上，这些颗粒被认为在脚踝以上的宇宙射线谱中占主导地位。银河系磁场的组成部分主要负责引起这些不同的影响被确定。
2019-08-07 astro-ph.HE
How can we explain last UHERC anisotropies?
我们考虑了最近的结果UHECR（超高能宇宙线），集群，组成，在天空中的分布，从几个EeV的能量与偶极各向异性的最高的。自2008年以来，我们已经提出，我们在这里再次确认，40至70 EeV的UHECR主要是由光和最轻的核产生的。室女座的显著缺失和少数位于附近的河外源，如CenA，NG 253，M82，可以通过Mpc距离内最轻的核的脆弱性和不透明度来很好地理解。我们还评论了一些银河系的UHECR源在10 EeV的作用，可能是部分饲料俄歇偶极UHECR各向异性。最近在银河系平面外和沿银河系平面的最轻和最重的核的UHECR光谱组成的各向异性，也可能是我们之前的主张（2012）的第一个确认。最重和最有活力的UHECR星系核与主要由最轻的核控制的本地（Mpcs）河外信号的相互作用，似乎适合UHECR难题的主要部分。
2022-10-25 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
AGN jets as the origin of UHECRs and perspectives for the detection of astrophysical source neutrinos at EeV energies
我们证明，人口的活动星系核（AGN）可以描述所观察到的超高能宇宙射线（UHECR）的光谱在脚踝和以上，并占主导地位的贡献来自低光度BL湖。一个额外的，subdominant贡献高光度活动星系核需要改善的组合物观测的描述，导致大量的中微子通量，峰值在EeV的能量。我们还发现，不同的属性为低和高亮度AGN人口所需的可能类似的重子加载已经可以从目前的冰立方观测排除。我们还表明，从源内发射的中微子的通量应该胜过宇宙成因中微子的传播过程中产生的UHECR。这一结果对超高能（$\sim$ EeV）中微子实验具有深远的意义，因为与宇宙成因中微子相比，可以使用额外的搜索策略来搜索源中微子，例如堆叠搜索，耀斑分析和多信使跟踪。
2021-05-06 astro-ph.HE
Propagation of Ultra-High-Energy Cosmic Ray Nuclei in Cosmic Magnetic Fields and Implications for Anisotropy Measurements
皮埃尔俄歇天文台（PAO）的最新结果表明，能量高于$10^{19}$ eV的超高能宇宙线（UHECR）的成分可能由重核主导。一个重要的问题是，这种UHECR核的到达方向的分布是否可以表现出可观察到的各向异性或与它们的天体物理源对象的位置相关性，尽管通过干预磁场预期的强偏转。为此，我们模拟了UHECR核的传播，包括河外磁场和银河系磁场的模型。假设只有铁核稳定地从具有相等亮度的源注入，并且根据观测到的局部宇宙中的大尺度结构在空间上分布，在PAO迄今公布的事件数量下，如果UHECR源的平均数密度为$n_s >~ 10^{-6}$ Mpc $^{-3}$，并且与$n_s >~ 10^{-5}$ Mpc $^{-3}$在95%误差内与源无交叉相关一致。另一方面，在整个天空中有1000个高于$5.5 \times 10^{19}$ eV的事件，下一代实验可以揭示即使对于$n_s <~ 10^{-3}$ Mpc $^{-3}$也具有超过99%概率的自相关，并且对于$n_s <~ 10^{-4}$ Mpc $^{-3}$具有超过99%概率的与源的交叉相关。此外，我们发现，半人马座A的贡献是需要重现目前观察到的超UHECR在半人马座地区。初级重核在传播过程中产生的次级质子在所有情况下都起着至关重要的作用，如果重核的最大能量足够高，那么在小角度尺度上产生的各向异性应该提供源位置的强烈暗示。
2012-02-13 astro-ph.CO astro-ph.HE
HERMES: Simulating the Propagation of Ultra-High Energy Cosmic Rays
对地球上的超高能宇宙射线（UHECR）的研究不能脱离对它们在宇宙中传播的研究。在本文中，我们提出了HERMES，\emph{ad hoc}蒙特卡罗代码，我们已经开发了现实的模拟UHECR传播。我们讨论了模拟宇宙学、磁场、与残余光子的相互作用以及次级粒子的产生所采用的模型。为了展示HERMES在天体粒子研究中的潜在应用，我们提供了UHE质子的存活概率，核的GZK视野和在地球上观察到的所有粒子光谱在不同的天体物理场景中的估计。最后，我们展示了从附近候选源产生的UHECR的期望到达方向分布。一个稳定版本的HERMES将在未来发布，供公众使用，与已经传播的原子核库一起，让社区使用我们的模拟器进行质量组成和能谱分析。
2013-05-19 astro-ph.HE astro-ph.IM
A relook at the GZK Neutrino-Photon Connection: Impact of Extra-galactic Radio Background & UHECR properties
本文重新估计了GZK光子和中微子通量，系统考察了UHECR源性质与河外射电背景不确定性的影响，并评估了现有及未来探测器的探测前景，提出利用中微子-光子关联对GZK光子通量施加间接限制。
2024-01-11 astro-ph.HE hep-ph
Uncorrelated far AGN flaring with their delayed UHECRs events
在GZK截止半径范围内的最远活动星系核最近被许多学者认为是观测到UHECR起源的最佳位置。事实上，最近的UHECR信号的明显的均匀性和各向同性似乎需要一个遥远的宇宙各向同性和均匀的情况下，涉及质子UHECR信使：我们的星系或最近的本地集团或超银河系平面（由室女星系团统治）是太近，显然太多的各向异性不同意PAO和TA几乎均匀的样本数据。然而，少数和温和观察到的UHECR集群，北和南热点，在宽立体角涂抹。它们随后从最远的GZK UHECR源随机游走飞行，几乎在100 Mpc，必须延迟（相对于一个直线AGN光子伽马耀斑到达轨迹）至少一百万年。在此期间，活动星系核喷流燃烧信号，其可能的轴偏转（如Mrk 501的螺旋喷流），它的不对准，甚至几乎肯定的排气活动可能导致一个完全误导的关系，目前的UHECR事件和一个更早的活动星系核喷射。UHECR图可能与银河系或最近的（Cen A，M82）AGN河外UHECR源在孪生热点中发光有关。因此，我们捍卫我们的（完全不同的）方案，即UHECR主要是由附近AGN源或少数星系源产生的最轻的UHECR核，其延迟信号在观测到的模糊天空区域中在几千年内到达我们。
2017-05-07 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
A Bayesian Framework for UHECR Source Association and Parameter Inference
本文提出一种基于贝叶斯推断的UHECR源参数推断框架，利用$\ln A$的能量和质量矩，结合Pierre Auger Observatory和Telescope Array Project模拟数据，为UHECR源识别提供方法。
2025-09-18 astro-ph.HE astro-ph.IM
A new Monte Carlo Generator for Ultra-High Energy Cosmic Rays from the Local and Distant Universe
为了更好地理解超高能宇宙射线（UHECR）的起源和传播，我们发展了一种基于蒙特卡罗技术的模拟任意多个源的UHECR的新方法。该方法包括三个步骤的组合。对于遥远的来源，我们普遍接受的参数化计算观测到的宇宙射线通量的贡献。对于局部宇宙的来源，我们使用前向跟踪通过现实的物质分布和磁场所产生的明确模拟的大尺度结构形成。从计算和前向跟踪中，我们生成从离散方向观察具有给定能量的粒子的概率图。为了解释银河场的偏转，这些概率图被变换为通过场参数化反粒子回溯计算的矩阵。基于组合的概率图，执行单个UHECR数据的蒙特卡罗产生，然后将其用于与UHECR测量值进行比较。模拟UHECR数据用于优化UHECR测量中使用的分析技术，以及用于约束基础源和磁场模型的参数空间。
2012-02-14 astro-ph.HE
UHECR besides CenA: hints of galactic sources
超高能宇宙射线，UHECR，也许是质子，正如大多数人仍然相信和声称的那样，或者是原子核;特别是我们最近提倡的最轻的原子核。第一个（俄歇合作组织）核子提案（2007）[2]预见到可以清楚地追踪UHECR GZK宇宙到达远（高达100 Mpc）的超银河平面，几乎没有角色散。相反，天秤座核模型（2008年）[3]，受观测到的组成和最近的CenA聚类（几乎是AUGER事件的四分之一）的启发，解释了一个适度和狭窄的宇宙观（几个Mpc），以及令人困惑的室女座缺席：最轻的核提供了一个脆弱的（因此非常接近）模糊的天文学。在这里，我们解决的一部分，剩余的分散事件在新的更新俄歇地图（2009年3月-ICRC 09）。我们发现在最罕见的集群令人惊讶的印记，一些星系源，部分组成部分的UHECR源。特别是我们认识到船帆座，最明亮的伽马和射电星系源，以及沿银河平面和中心的涂抹源的第一个痕迹。集群可能意味着额外的尾巴的碎片（核光解离）在一半的能量。UHECR轻核的脆性和不透明性也可能反映为一训练秒级的γ和中微子UHE事件。在不久的将来，这些UHE中微子可能在最近的俄歇和阵列荧光望远镜的视野中（几公里的距离）通过水平向上的tau空气簇射的快速荧光闪烁被检测到。
2009-11-26 astro-ph.CO astro-ph.HE
Anisotropy signal of UHECRs from a structured magnetized Universe
本研究利用局域宇宙磁化模拟追踪8 EeV以上UHECR传播，结合JF12银河系磁场分析角功率谱与低阶多极矩，发现源分布比EGMF更影响各向异性，且模型四极矩普遍过强。
2025-06-11 astro-ph.HE
Effects of extragalactic magnetic field on the spectra of ultra-high-energy cosmic rays from jetted sources
本研究通过数值模拟极高能宇宙射线在磁化宇宙中的传播，首次证明在特定条件下，喷流发射几何结构（如张角与朝向）对塑造单个源的观测能谱具有决定性作用，揭示了发射几何与磁场相互作用对能谱的影响。
2025-11-05 astro-ph.HE
Constraints on UHECR sources and extragalactic magnetic fields from directional anisotropies
本文利用超高能宇宙线到达方向的偶极各向异性幅度和小尺度各向异性上限，结合 Cosmic Flows 2 密度分布及精确传播模型，约束河外磁场强度和 UHECR 源密度或事件率，并发现源密度相对物质分布几乎无偏置。
2024-04-29 astro-ph.HE
Revealing ultra-high-energy cosmic ray acceleration with multi-messenger observations of the nearby GRB 980425/SN 1998bw
超高能宇宙射线（UHECR）的起源是天体粒子物理学中最令人困惑的问题之一。伽马射线暴（GRB）是宇宙射线的理想加速场。从伽玛射线暴宿主星系到地球的UHECR传播应该会产生延迟的次级光子和中微子。在这里，我们提出了一个专门的搜索延迟UHECR和中微子发射附近的GRB 980425/SN 1998 bw的位置为中心。GRB 980425/SN 1998 bw位于36.9 Mpc的距离范围内。我们发现没有证据表明UHECR或中微子集群周围的GRB 980425/SN 1998 bw的位置之间的2004年和2020年。在理想的传播条件下，如果星系际磁场（IGMF）强度为$B \leq 3 \times 10^{-13}$ G，那么在未来的100年内，我们有可能探测到GRB 980425/SN 1998 bw附近的延迟超外辐射。
2023-01-04 astro-ph.HE hep-ex
A Method of Measuring Cosmic Magnetic Fields with Ultra High Energy Cosmic Ray Data
提出了一种利用超高能宇宙射线测量宇宙磁场的方法。我们采用先进的自相关方法模拟UHECRs，其中包括他们的方向以及能量信息。在没有明确了解UHECR源的情况下，这种测量对源的数量和经受UHECR的磁场强度敏感。使用UHECR蒙特卡罗模型，包括源，随机游走传播和相干偏转，我们解释的过程中重建允许的相空间的模型参数从模拟的自相关测量。
2010-02-02 astro-ph.CO astro-ph.HE
Propagation of Ultrahigh Energy Nuclei in the Magnetic Field of our Galaxy
在这项工作中，我们提出了详细的模拟超高能（UHE）重核的传播，与E > 60 EeV，在最近的银河系磁场（GMF）模型。我们调查的GMF的规则和湍流分量的影响。我们表明，与UHE重核，有没有一对一的对应关系的宇宙射线（CR）在地球上测量的到达方向和他们的河外源的方向。源可以有几个扭曲的天空图像。我们计算图像的星系团和超星系平面在最近的GMF模型和显示的挑战，和可能性，“UHECR天文学”与重核。最后，我们提出了一个定量研究的影响的GMF（去）放大的源通量，由于磁透镜效应。我们发现，对于60 EeV的铁核，位于大约五分之一的天空中的源将使它们的通量如此强烈地缩小，以至于它们在地球上无法检测到，即使是下一代的UHECR实验。
2011-09-05 astro-ph.HE
Impact of uncertainties on the cosmic optical and infrared backgrounds on the propagation of astroparticles
Ruhr-Universität Bochum（波鸿鲁尔大学）；Université Paris Cité（巴黎西岱大学）；Bergische Universität Wuppertal（伍珀塔尔山岳大学）；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；Institut Universitaire de France (IUF)（法国高等研究院）
本文研究宇宙光学和红外背景不确定性对甚高能伽马射线及超高能宇宙射线传播的影响，发现当前背景光知识已非低红移宇宙天体粒子现象学的主要不确定性来源，为下一代测量提供稳健推断。
2026-09-15 astro-ph.CO astro-ph.HE
The Imprint of Large Scale Structure on the Ultra-High-Energy Cosmic Ray Sky
超高能宇宙射线（UHECR）是来自太空的原子核，其能量远远高于任何其他粒子。它们的起源和化学成分仍然是个谜。正如我们在这里所展示的，皮埃尔俄歇天文台观测到的大角度和中等角度尺度的各向异性是理解UHECR起源的有力工具。在不指定任何特定产生机制的情况下，仅假设源分布遵循局域宇宙的物质分布，在考虑传播过程中能量损失的影响后，得到了在能量高于$8 \times 10^{18}$ eV时偶极子各向异性的大小、方向和能量依赖性的良好解释（“GZK视界”）、河外磁场中的扩散和银河系磁场（GMF）中的偏转。这是实现利用UHECR各向异性来约束UHECR成分和磁场的长期希望的重要一步。在这种情况下，观察到的偶极各向异性与纯质子组合物不相容。通过更精确地处理能量损失，应该可以进一步限制宇宙射线的组成和河外磁场的性质，自洽地改进GMF模型，并可能暴露单个UHECR源。
2021-05-17 astro-ph.HE
The isotropy problem of Sub-ankle Ultra-high energy cosmic rays
本文研究了起源于类点源的超高能宇宙射线（UHECR）的时间相关传播。我们表明，漂移在银河系磁场（GMF）可能发挥重要作用的传播UHECR和它们的测量各向异性，特别是当运输是各向异性的。为了充分考虑UHECR源在空间和时间上的离散性，使用蒙特卡罗方法将源随机放置在银河系中。俄歇测得的低各向异性通常不是理论模型的特征，因为源的分布与恒星形成率成比例，但它可能被理解为a）由于源的离散性质而产生的不连续性效应，或者，在极端参数下，b）沿着电流片的漂移电流与向外的径向扩散通量相抵消。我们的结论是，有可能解释银河系踝下CR通量完全是由于间歇性离散的银河系源分布成比例的恒星形成，但只有大约35%的概率，其中光谱是符合观测约30%的时间。低各向异性的另一种解释可能是它们大多是河外星系和/或重星系。
2013-11-05 astro-ph.HE
Modeling Ultra-High-Energy Cosmic Rays propagation using the input from Configuration Interaction Shell Model
CNRS（法国国家科学研究中心）
本文利用配置相互作用壳模型对轻核的E1偶极响应进行预测，以改进对超高能宇宙射线传播的理论理解。
2025-12-19 astro-ph.HE nucl-th
Propagation of ultra-high-energy cosmic rays in the magnetized cosmic web
望远镜阵列（TA）实验报告了一个高浓度的超高能宇宙射线（UHECR）事件，称为热点，但其起源仍然没有解决。其中一个障碍是TA火锅背后没有可能是源头的天体。为了理解TA热点的起源，我们提出了一个基于磁化宇宙网结构的模型。UHECR是从室女星系团的源产生的，最初被星系团磁场限制了一段时间。其次，其中一些优先逃逸到和沿丝繁殖。最终，它们被丝状磁场散射，来到我们这里。为了检验该模型，我们采用了一些宇宙磁场的模型，跟踪了UHE质子在具有簇、丝和空隙的模拟宇宙中的传播轨迹。在这项研究中，我们提出了一些初步的结果，如颗粒之间的比例直接逃离集群的空隙和颗粒逃离集群的细丝。我们还讨论了我们的模型的可行性的起源热点通过检查的轨迹UHE质子。
2019-09-05 astro-ph.HE
