Ground-based gamma-ray astronomy: history and development of techniques
甚高能伽马射线是高能天体物理学的主要支柱之一。伽马射线是在宇宙中极端的相对论条件下产生的。VHE伽马射线可以在地面上间接探测到。这些高能光子的检测提出了几个技术挑战。首先，尽管伽马射线具有很强的穿透性，但地球的大气层对它们来说是不透明的。其次，这些伽马射线是在宇宙射线的强烈背景下探测到的。当VHE伽马射线到达大气层顶部时，它会产生带电的次级粒子。这些带电粒子在光学波段产生切伦科夫闪光。尽管探测这些切伦科夫闪光的第一次尝试是在大约70年前，但人们花了几十年的不懈努力来简化这项技术。地基VHE γ射线天文学已成为传统高能天文学研究相对论宇宙的重要分支之一。在这篇文章中，我们回顾并提出了一个历史的观点，然后讨论了目前的状况，最后是什么摆在面前。
2022-01-12 astro-ph.HE astro-ph.IM
Ground-based detectors in very-high-energy gamma-ray astronomy
自1912年Victor Hess发现宇宙射线以来，经过了70多年的时间和无数的技术发展，才于1989年对第一个甚高能伽马射线源进行了明确的探测。自这一发现以来，极高能伽马射线天文学领域经历了一场真正的革命：第二代，然后是第三代仪器被建造出来，从地面观察大气级联，要么通过它们组成的大气切伦科夫光，要么通过直接探测它们携带的带电粒子。目前的阵列比开创性的实验灵敏100倍，已经探测到大量各种类型的天体物理源，从而打开了非热宇宙的新窗口。新的，更敏感的仪器目前正在建造中;这些将使我们能够进一步探索这个迷人的领域。在这篇文章中，我们描述了探测技术，该领域的历史和前景的地基甚高能伽玛射线天文学的未来。
2015-11-02 astro-ph.HE astro-ph.IM
Gamma-Hadron Separation in Very-High-Energy gamma-ray astronomy using a multivariate analysis method
近年来，成像大气切伦科夫望远镜（IACTs）发现了天空中丰富多样的甚高能量（VHE，> 100 GeV）伽马射线辐射源。这些仪器对大气中伽马射线诱导粒子级联发射的切伦科夫光进行成像。通过考虑簇射图像的形状，可以有效地减少来自更多宇宙射线级联的背景，并且减少这种背景的能力是决定IACT灵敏度的关键方面之一。在这项工作中，我们应用树分类方法的数据从高能立体系统（H.E.S.S.）。我们展示了该方法的稳定性及其与H.E.S.S.相比产生改进的背景减少的能力。标准分析。
2009-04-07 astro-ph.HE astro-ph.IM
Eventdisplay: An Analysis and Reconstruction Package for Ground-based Gamma-ray Astronomy
Eventdisplay是一个软件包，用于分析和重建VERITAS和CTA等地面伽马射线观测站的数据和蒙特卡罗事件。它最初是作为VERITAS原型望远镜数据的显示工具开发的，但后来发展成为一个完整的分析包，其中包含校准、FADC迹线积分、图像和立体参数分析、响应函数计算和高级分析步骤的例程。Eventdisplay利用图像参数分析结合基于多变量算法的伽马强子分离方法。重建方法的概述和一些选定的结果在这方面的贡献。
2017-08-14 astro-ph.HE astro-ph.IM
Future developments in ground-based gamma-ray astronomy
本文综述了地基伽马射线天文学的未来实验预期，涵盖切伦科夫光与地面粒子探测技术，并展望了由高灵敏度探测器推动的新实验提案。
2023-07-06 astro-ph.HE astro-ph.IM
Very high energy gamma-ray astronomy with HAWC
高海拔水切伦科夫（HAWC）天文台是一个位于墨西哥的空气簇射阵列。它对我们在地球上探测到的能量最高的光子很敏感，达到几十TeV的能量。该观测站是一年多前完成的，我们在这篇文章中介绍了有关其性能的第一个结果。我们还显示了第一年的调查结果，第一个耀斑事件检测到的天文台，其灵敏度扩展源和计划的升级，目前正在进行。
2016-12-29 astro-ph.HE astro-ph.IM
Testing Gamma/Hadron Separation for Ultra-High-Energy Cherenkov Astronomy
针对规划中的甚高能切伦科夫望远镜阵列Dark100的宇宙射线背景排除需求，首次基于模拟数据开展伽马/强子分离研究，分析了CORSIKA强子背景模型的影响。
2025-08-02 astro-ph.HE astro-ph.IM
CubeSats for Gamma-Ray Astronomy
本文综述了立方星在高能天文学中的应用，探讨其低成本、快速接入太空的优势，以及紧凑型探测器技术如何支持伽马射线瞬变源探测、偏振测量等科学任务，并回顾了现有、在研及拟议的相关项目。
2022-12-21 astro-ph.HE astro-ph.IM
Development of an advanced Compton telescope for MeV-range gamma-ray astronomy
先进的康普顿望远镜似乎是MeV级下一代伽马射线空间观测站的最佳仪器概念。目前正在开发先进康普顿望远镜的第一个原型，以满足纳米卫星任务的限制，其科学目标是测量伽马射线暴的瞬时发射偏振。我们的仪器开发这个项目的重点是位置敏感量热计模块，由单片无机CeBr $_3$闪烁体读取的像素化光电探测器。通过深度学习算法获得3D位置重建，该算法已被优化到每个空间方向的不确定性为2 mm。
2020-02-26 astro-ph.HE astro-ph.IM
Standardisation of Data Formats in Gamma-ray Astronomy
未来的切伦科夫望远镜阵列（CTA），下一代成像大气切伦科夫望远镜（IACT），作为一个开放的天文台的操作需要数据产品和分析工具，可供科学界访问和使用。这一要求促使伽马射线天文学家开发开源科学工具和标准化数据格式。本专题介绍的目的是从一个角度介绍目前为确定高级伽马射线天文数据的原型格式所作的努力。该倡议由IACT社区于2016年发起，在2018年和2019年获得了充分的认可，这要归功于当前一代IACT以这种格式发布的第一批公共数据，随后发表了一系列论文，使用它来测试开源伽马射线分析工具的能力或展示可重现的多仪器分析的例子。
2021-01-15 astro-ph.HE astro-ph.IM
Gamma-ray astronomy from the ground -- future perspectives
本文探讨了地面伽马射线天文学未来的发展方向，分析了现有和新项目的技术进展及科学意义。
2025-12-03 astro-ph.HE astro-ph.IM
Adaptive Kernel Density Estimation for Improved Sky Map Computation in Gamma-Ray Astronomy
本研究针对伽马射线天文学的天图计算问题，提出基于核尺寸与方向不确定度关联的自适应KDE方法，经模拟和数据验证可提升图像质量，优于需剔除低质量事件的经典方法。
2024-01-29 astro-ph.HE astro-ph.IM
Open high-level data formats and software for gamma-ray astronomy
在伽马射线天文学中，传统上使用各种数据格式和专有软件，通常是为一个特定的任务或实验开发的。特别是对于地基成像大气切伦科夫望远镜（IACT），数据和软件大多是操作望远镜的合作伙伴的私有。然而，科学界普遍倾向于使用开放数据和软件。此外，下一代IACT仪器切伦科夫望远镜阵列（CTA）将作为开放式天文台运行。我们在https://github.com/open-gamma-ray-astro上创建了一个Github组织，在那里我们正在开发高级数据格式规范。在https://lists.nasa.gov/mailman/listinfo/open-gamma-ray-astro上建立了一个公共邮件列表，并于2016年4月在Meudon（法国）举行了关于IACT高级别数据模型和格式的第一次面对面会议。这一开放式多任务努力将有助于加速伽马射线天文学开放数据格式和开放源码软件的开发，从而在开发分析代码方面产生协同作用，并最终获得更好的科学成果（可复制、多任务）。本文首次介绍了这一工作，解释了动机和背景，我们使用的可用资源和过程，以及数据格式规范的状态和计划的后续步骤。我们希望它能够激发伽马射线天文学界的反馈和未来的贡献。
2016-10-06 astro-ph.HE astro-ph.IM
Significance in Gamma Ray Astronomy with Systematic Errors
研究了系统误差对用Li和Ma方法计算$γ$射线信号统计显著性的影响。本文导出了一个简单的判据，用以判断在存在系统误差的情况下，Li和Ma方法是否适用。讨论了一种替代方法的情况下，系统误差太大的应用程序的原始李和马的方法。当系统误差可以忽略时，这种替代方法简化为Li和Ma方法。最后，它表明，系统误差的考虑将是重要的，在许多分析的数据从计划切伦科夫望远镜阵列。
2015-02-11 astro-ph.HE astro-ph.IM
Significance for signal changes in gamma-ray astronomy
我们描述了一个简单的修改经常调用的方法，用于确定在计数过程中观察到的伽马射线信号的统计意义。提出了一个简单的标准，以决定是否一组测量的光子数登记在源和背景区域是一致的假设一个恒定的源活动。该方法特别适合于对观测到的γ射线信号的稳定性进行即时评估。它独立于曝光估计，从而减少了系统不准确性的影响，并适当地解释了探测到的光子数量的波动。几个例子证明了该方法的实用性。我们讨论了目前的伽玛射线望远镜（如1ES 0229+200，1ES 1959+650和PG 1553+113）在非常高的能量下探测到的伽玛射线发射体的强度变化。一些测量值被量化为具有较大统计意义的例外。
2015-09-01 astro-ph.HE astro-ph.IM
Gamma-Ray Astronomy with ARGO-YBJ
羊八井宇宙线空间站是位于西藏羊八井宇宙线实验室的一个全覆盖的空气簇射阵。中国，海拔4300米，606 g/cm^2），占空比$\geq$为85%，能量阈值为几百GeV。本文综述了γ射线天文学的最新研究成果。
2011-07-18 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Towards a common analysis framework for gamma-ray astronomy
由于目前伽马射线望远镜的成功（费米，H.E.S.S.，MAGIC，VERITAS），并考虑到计划中的天文台，如切伦科夫望远镜阵列（CTA）或高海拔水切伦科夫天文台（HAWC）的前景，伽马射线天文学正在成为现代天体物理学研究的一个组成部分。今天的分析依赖于各种工具和软件框架，这些工具和软件框架是专门为每种仪器独立开发的。为了统一伽马射线数据的分析，我们目前正在开发GammaLib（http：//sourceforge.net/projects/gammalib），这是一个与Python接口的C++库，为伽马射线数据的仪器独立分析提供了一个框架。在GammaLib之上，我们创建了ctools（http：//cta.irap.omp.eu/ctools），这是一组分析可执行文件，正在开发作为CTA高级科学分析框架的原型之一，但它同样适用于分析来自现有Fermi-LAT望远镜和当前切伦科夫望远镜阵列的伽马射线数据。特别是ctools和GammaLib提供了同时进行多仪器分析的新机会。我们提出了软件开发的状态，并说明其功能与蟹状星云发射的光谱分析超过七十年的能量（1 MeV至10 TeV）使用多仪器（COMPTEL，费米-LAT，H.E.S.S.）。伽马射线观测以及超新星遗迹RX J1713.7-3946的CTA观测模拟。
2013-07-21 astro-ph.HE astro-ph.IM
Time domain methods for X-ray and gamma-ray astronomy
本文探讨了用于低计数率X射线和伽马射线源时间域变异性检测与表征的多种参数与非参数统计方法，并指出R环境中可用工具填补了高能数据分析软件的不足。
2022-03-17 astro-ph.HE astro-ph.IM
Coded Mask Instruments for Gamma-Ray Astronomy
本文回顾了编码掩模仪器在高能天文学中的应用，介绍了其光学概念、基本重建方法及性能趋势，并总结了已飞行的仪器和未来项目。
2023-05-17 astro-ph.HE astro-ph.IM
Ground-based Gamma-Ray Astronomy: an Introduction
在过去的二十年里，伽马射线天文学已经成为研究宇宙射线物理的有力工具。事实上，光子不受银河系或河外磁场的影响，因此它们的方向带来了产生地点的信息，并且比中微子更容易探测。因此，对$γ$的搜寻主要是在宇宙射线源搜寻的框架内进行的，并对加速场的现象进行调查。本说明不是对地基伽马射线天文学进行回顾的地方。我们将介绍用于在CR的压倒性背景下从地面探测光子的实验技术，并简要描述目前正在进行的数据采集或安装中的实验。
2019-04-11 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Machine Learning in Gamma Astronomy
Lomonosov Moscow State University（莫斯科罗蒙诺索夫大学）
本文综述了用于分析成像大气切伦科夫望远镜数据的深度学习方法，并提供了原始论文参考文献。
2025-01-31 astro-ph.HE astro-ph.IM cs.LG
Monte Carlo Study on the Large Imaging Air Cherenkov Telescopes for >10 GeV gamma ray astronomy
成像空气切伦科夫望远镜（IACTs），如HESS，MAGIC和VERITAS，通过在非常高的能量伽马射线域（主要在100 GeV和10 TeV之间）显示许多令人兴奋的结果，很好地展示了它们的性能。重要的是研究我们可以在这个能量范围内提高多少灵敏度，但通过扩展这种IACT技术，将能量覆盖范围和灵敏度扩展到新的领域，更低和更高的能量也很重要。为此，我们采用新技术、先进的光电探测器和超快读出系统，通过蒙特卡罗模拟对大型IACT阵列进行了优化，特别是在10 GeV到100 GeV的能量范围内获得最佳灵敏度。我们将报告具有先进技术的大型IACT阵列的性能及其局限性。
2009-06-25 astro-ph.HE astro-ph.IM
High-angular-precision gamma-ray astronomy and polarimetry
我们正在开发一个“薄”探测器的概念，作为一个高角度精度的望远镜和偏振计的宇宙伽马射线以上的对创建阈值。
2012-03-27 astro-ph.IM physics.ins-det
Telescope Concepts in Gamma-Ray Astronomy
本章概述了MeV至GeV能量范围内高能$γ$射线光子的探测与表征原理，介绍了从准直器到电子对产生望远镜的基本概念，并探讨了高空气球和卫星平台上的运行限制及测量原理。
2022-07-05 astro-ph.HE astro-ph.IM
A Double Layered Water Cherenkov Detector Array for Gamma-Ray Astronomy
地面粒子探测现在是TeV伽马射线天文学的一种行之有效的方法。在充满水的检测单元中产生的切伦科夫光的检测是一种经过验证且具有成本效益的方法。在这里，我们讨论的优化单位对未来的南方宽视场伽玛射线天文台（SWGO）。在这种情况下，我们研究了一种新型的配置，其中每个水切伦科夫探测器（WCD）的阵列中的单元包括两个黑色或反射壁室和一个单一的光电倍增管（PMT）在每个室。我们发现，这是一个具有成本效益的方法，提高了WCD阵列的性能相对于目前的方法。一个浅的下室与PMT朝下，使μ子标签和强子诱导的空气阵雨，这是在伽马射线天文学的主要来源的识别。我们调查如何伽马/强子分离功率和可实现的角分辨率取决于在这种配置中的探测器单元的几何形状和壁反射率。我们发现，优秀的角分辨率，背景抑制能力和低能量响应是可以实现的，在这种双层配置，在两个腔室的反射表面的帮助下。
2023-01-23 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.ins-det
Analysis Methods for Gamma-ray Astronomy
本文概述伽马射线天文学常用数据分析方法，重点介绍Fermi-LAT与IACT观测相关的标准数据格式、事例重建选择算法及成像、能谱提取的高阶分析技术。
2023-09-06 astro-ph.HE astro-ph.IM
Gammapy - A Python package for γ-ray astronomy
在过去的十年中，成像大气切伦科夫望远镜阵列，如H.E.S.S.，MAGIC、VERITAS以及费米-LAT太空望远镜首次为我们提供了伽马射线宇宙的详细图像和光谱。目前，伽马射线社区正在准备建造下一代切伦科夫望远镜阵列（CTA），它将作为一个开放的天文台运行。Gammappy（可在https://github.com/gammapy/gammapy上以开源BSD许可证获得）是一个新的正在开发的Astropy附属软件包，用于天文伽马射线数据的高级分析和模拟。它建立在科学Python堆栈（Numpy，Scipy，matplotlib和scikit-image）上，并利用其他开源天文学软件包，如Astropy，Sherpa和Naima，为伽马射线天文学家提供一套灵活的工具。我们概述了当前的Gammapy功能，并对真实和模拟的伽马射线数据集进行了示例分析。我们希望Gammapy成为一个社区开发的项目，并成为对伽马射线天文学感兴趣的科学家与Python合作的地方。欢迎捐款！
2015-10-06 astro-ph.IM
All-Sky-ASTROGAM: The MeV Gamma-Ray Companion to Multimessenger Astronomy
All-Sky-ASTROGAM是一个在100 keV至几百MeV的宽能量范围内运行的伽马射线观测站，最近被提议作为欧洲航天局的“快速”（F）任务，于2028年发射到L2轨道。科学有效载荷由一个独特的伽马射线成像监测器组成，用于监测天体物理学瞬变现象，具有非常大的视场（近4 $π$ sr）和最佳灵敏度，可在从几秒到几个月不等的不同时间尺度上探测明亮和中等通量源（伽马射线暴、活动星系核、X射线双星、超新星和新星）。该任务将在一个成熟的引力波和多信使时代运行，开辟新的和令人兴奋的协同作用。
2019-05-19 astro-ph.HE astro-ph.IM
Analysis optimisation for more than 10 TeV gamma-ray astronomy with IACTs
高能立体系统（H.E.S.S.）是目前正在运行的切伦科夫大气成像望远镜之一。H.E.S.S.工作在从几十GeV到50 TeV以上的宽能量范围内，在1 TeV左右达到最佳灵敏度。在这方面的贡献，我们提出了一种分析技术，这是优化的检测在最高的能量可访问的H.E.S.S.目标是将灵敏度提高到10TeV以上。它包括采用改进的事件方向重建和伽玛强子分离。在分析中还首次考虑了距摄像机中心事件偏移高达4.5 $^{\circ}$的大范围空气簇射，从而增加了H.E.S.S.的有效视场。从5 $^{\circ}$到9 $^{\circ}$。新的高能量分析的关键性能参数，并证明其适用性代表性的硬光谱源在银河系。
2021-09-08 astro-ph.HE astro-ph.IM
PeV Gamma-ray Astronomy With Panoramic Optical SETI Telescopes
该研究提出利用可探测纳秒光脉冲的 PANOSETI 望远镜阵列开展 PeV 伽马射线天文观测，并通过与 VERITAS 符合观测及阵列模拟评估其性能。
2023-08-18 astro-ph.HE astro-ph.IM
Background rejection method for tens of TeV gamma-ray astronomy applicable to wide angle timing arrays
一个“膝状”近似的切伦科夫光横向分布函数，这是我们以前开发的，现在被用于高能量（数十和数百TeV）伽马射线天文学的背景抑制方法的实际任务。在这项工作中，我们实现这种技术的HiSCORE广角定时阵列组成的切伦科夫光探测器的间距为100米，覆盖0.2公里$^2$目前和5公里$^2$在未来。然而，它可以应用于其他类似的阵列。我们还表明，应用多变量的方法（其中3个参数的膝盖近似），使我们能够达到高水平的背景拒绝，但它强烈依赖于命中检测器的数量。
2017-02-24 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.data-an
Antimatter in the Universe : Constraints from Gamma-Ray Astronomy
我们回顾伽马射线观测约束反物质-重子和轻子-在宇宙中。反物质可以通过普通物质进行探测，由此产生的湮灭伽马射线为它的存在提供了间接证据。虽然人们普遍认为在大爆炸中产生了等量的物质和反物质，但伽马射线迄今未能在宇宙中探测到大量的重子反物质。相反，在我们银河系的中心区域，正电子通过湮灭而被大量观测到，尽管大量的天体物理来源是合理的，但它们的起源仍然是未知的。由于这两个反物质问题-银河系正电子的来源和宇宙中的重子不对称性-可以通过低能伽马射线通道进行研究，因此概述了专用空间望远镜的任务概念。
2014-01-28 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
The development of ground-based Gamma-ray astronomy: a historical overview of the pioneering experiments
本文综述地基甚高能伽马射线天文学的发展历程，介绍大气切伦科夫望远镜成像技术的进展、探测成果及下一代设备CTA的性能提升。
2024-06-21 astro-ph.HE astro-ph.IM
Gamma-ray detector and mission design simulations
本文综述了Gamma-ray天文学中模拟的应用与局限，涵盖广延大气簇射、探测器内粒子相互作用及读出电子学模拟，并介绍了相关软件包、性能指标与仪器响应函数对仪器设计与数据分析的重要性。
2022-06-24 astro-ph.HE astro-ph.IM
Compton-Pair Production Space Telescope (ComPair) for MeV Gamma-ray Astronomy
伽马射线能量范围从几百keV到几百MeV，在很大程度上仍未被探索，这主要是由于测量的挑战性，因为康普顿伽马射线天文台（1991-2000年）的COMPTEL进行了初步但有限的观测。这个能量范围是热过程和非热过程之间的过渡区域，准确的测量对于回答广泛的天体物理学问题至关重要。我们正在开发一个MIDEX级的宽孔径发现飞行任务，即康普顿对产生空间望远镜，以研究200千电子伏至500兆电子伏以上的能量范围，具有高能量和角分辨率，灵敏度比康普顿对产生空间望远镜高出20-50倍。该仪器将同样能够检测较低能量的康普顿散射事件和较高能量的成对产生事件。ComPair将建立在成功的空间任务的基础上，包括Fermi LAT，AGILE，AMS和PAMELA，并将利用成熟的空间合格探测器技术，包括Si条和CdZnTe条探测器，重型无机制冷剂和塑料制冷剂。
2015-09-18 astro-ph.HE astro-ph.IM
Towards open and reproducible multi-instrument analysis in gamma-ray astronomy
对来自不同伽马射线仪器的数据进行分析和合并涉及使用合作专有软件和逐案方法。最近，在即将到来的切伦科夫望远镜阵列（CTA）的推动下，已经开始为甚高能伽马射线仪器定义高级别数据的通用数据格式，即事件列表和仪器响应函数（IRF）。在这项工作中，我们为一小部分MAGIC、VERITAS、FACT和H.E.S.S.实现了这种原型数据格式。蟹状星云的观测，我们用开源的gammapy软件包进行了分析。通过结合数据从$Fermi$ -LAT，并从四个目前运行的成像大气切伦科夫望远镜，我们产生了一个联合极大似然适合的蟹状星云光谱。方面的统计误差和系统的不确定性的评价也评论，随着光谱测量的发布格式。在这项工作中提出的结果是使用开放获取的在线资产，允许长期的结果再现。
2019-03-15 astro-ph.HE astro-ph.IM
HARPO - A Gaseous TPC for High Angular Resolution Gamma-Ray Astronomy and Polarimetry from the MeV to the TeV
我们提出了一个“薄”的探测器作为一个高角度精度的望远镜和偏振仪的宇宙伽马射线以上的对创建阈值。我们已经建立了一个基于气体TPC的演示器。我们目前正在实验室中用带电的宇宙射线来表征探测器。在这里，我们介绍了它的一些属性。
2012-10-16 astro-ph.IM physics.ins-det
A conceptual design of an advanced 23 m diameter IACT of 50 tons for ground-based gamma-ray astronomy
将介绍一个先进的成像空气切伦科夫望远镜的概念设计，该望远镜具有23米直径的反射镜和50吨重。系统的光子探测效率为15- 17%，平均超过300-600 nm，旨在降低阈值至10-20 GeV。展望第二代相机与盖革模式雪崩光电二极管将被讨论。
2009-07-05 astro-ph.IM
Characterisation of the Atmosphere in Very High Energy Gamma-Astronomy for Imaging Atmospheric Cherenkov Telescopes
本文利用MAGIC激光雷达和CTAO FRAM的历史数据，表征拉帕尔马岛ORM上方云层和气溶胶透射特性，以支持VHE伽马天文观测中的数据修正与观测调度优化。
2024-09-03 astro-ph.HE astro-ph.IM
Bivariate density estimation using normal-gamma kernel with application to astronomy
考虑了支持$\Re\times[0,\infty)$的二元密度函数的估计问题，其中经典的二元核估计由于非负变量而引起边界偏差。为了克服这个问题，我们提出了四个核密度估计，并比较他们的性能方面的平均积分平方误差。仿真研究表明，基于正态伽玛核的估计器性能最好。两个天文数据集被用来证明这种估计的适用性。
2018-07-06 astro-ph.IM stat.AP
TAIGA -- an advanced hybrid detector complex for astroparticle physics and high energy gamma-ray astronomy
本文介绍了日本宇宙射线物理学和γ天文学通卡先进仪器（TAIGA-1）项目的物理动机、现状、在宇宙射线研究和γ天文学领域的主要成果以及今后的计划。TAIGA天文台研究能量从几TeV到几PeV的地面伽马射线天文学和天体粒子物理学，以及从100 TeV到几EeV的宇宙射线物理学。TAIGA-1试验综合体位于通卡山谷，距离贝加尔湖南端以西约50公里。
2022-10-27 astro-ph.IM
Composite mirror facets for ground based gamma ray astronomy
伽马射线天文学的复合反射镜已经开发出来，以满足以CTA（切伦科夫望远镜阵列）为代表的下一代切伦科夫望远镜所需的规格。除了对聚焦和反射效率的基本要求外，反射镜还必须坚固、重量轻、耐用且具有成本效益。在本文中，开发的技术来生产这样的镜子，以及一些测试，已经进行了验证。结果表明，这些镜子符合CTA的需要，使他们成为很好的候选人使用的一个重要组成部分的阵列。
2013-01-30 astro-ph.IM hep-ex
Morphometric analysis in gamma-ray astronomy using Minkowski functionals: III. Sensitivity increase via a refined structure quantification
我们追求一种新的形态分析检测源极高能伽玛射线计数地图的结构偏差从背景噪声，而无需假设任何先验知识的潜在来源。背景噪声的丰富而复杂的结构是由积分几何中的Minkowski泛函表征的。通过从相同的数据中提取更多的信息，我们的目标是提高灵敏度。在前两篇论文中，我们得到了所有Minkowski泛函的联合分布的精确估计。在这里，我们使用这种详细的结构表征，以检测零假设检验中的背景噪声的结构偏差。我们比较分析相同的模拟数据与单个或所有闵可夫斯基泛函。联合结构量化可以检测以前未检测到的源。我们展示了额外的形状信息如何导致灵敏度的增加。我们解释了非常独特的概念和可能性，我们的分析相比，在伽玛射线天文学的标准计数方法，我们提出了展望进一步的改进，特别是对检测的扩散背景辐射和推广我们的技术。
2017-10-10 astro-ph.IM
Large scale characterization and calibration strategy of a SiPM-based camera for gamma-ray astronomy
SST-1 M是一个直径为4米的戴维斯-科顿伽马射线望远镜。它被设计为覆盖500 GeV以上的能量范围，并成为相距150-200米的望远镜阵列的一部分。其创新的相机采用大面积六边形硅光电倍增器作为光子探测器和全数字触发和读出系统。文中给出了标定的策略和方法，并给出了标定结果。特别是，关闭和现场校准策略上演示的第一台相机原型。描述了相机在电荷和时间分辨率方面的性能。
2020-09-14 astro-ph.IM
Expected performance of the ALTO particle detector array designed for 200 GeV - 50 TeV gamma-ray astronomy
CoMET是R $\&$ D的一个项目，旨在设计一个对$\sim$ 200 GeV以上能量敏感的甚高能伽马射线观测站。科学目标包括连续观测软谱VHE伽马射线源，如活动星系核（AGN）和瞬变，如伽马射线暴（GRB）。有了这些目标，CoMET被设计成具有低能量阈值，在高海拔处具有约2 sr的宽视场，并将ALTO粒子探测器与CLiC空气切伦科夫探测器相结合。在这篇文章中，我们只关注ALTO粒子探测器阵列的性能。水切伦科夫探测器用于探测大气簇射中的次级粒子，而散射器用作μ子计数器。详细的研究是通过空气淋浴，检测器和触发模拟，然后由事件参数的重建和信号（伽马射线）从背景（宇宙射线）的提取。我们目前的灵敏度的ALTO探测器使用两个SEMLA分析配置的天体物理源的列表。
2021-07-27 astro-ph.IM
CTLearn: Deep Learning for Gamma-ray Astronomy
CTLearn是一个正在开发的新Python包，它使用深度学习技术来分析来自成像大气切伦科夫望远镜（IACT）阵列的数据。IACT使用由甚高能量伽马射线引发的空气簇射发射的切伦科夫光，在相机平面上形成空气簇射纵向发展的图像。然后，原始高能粒子的空间、时间和量热信息被电子记录下来。IACTs对天体物理源的敏感性在很大程度上取决于对大量宇宙射线簇射背景的有效抑制。CTLearn包含使用TensorFlow运行机器学习模型的模块，使用像素相机数据作为输入。它的高级界面提供了一个基于配置文件的工作流程，以驱动可重复的训练和预测。我们通过使用IACT模拟数据展示一些结果来说明CTLearn的功能。
2019-12-20 astro-ph.IM
Scientific prospects in soft gamma-ray astronomy enabled by the LAUE project
本文总结了一个成功的项目，LAUE的发展，由意大利航天局（ASI）的支持，并致力于发展长焦距（高达100米）劳厄透镜的硬X-/软伽马射线天文学（80-600千电子伏）。该设备已准备就绪，原型透镜瓣的组装正在进行中。这个项目的伟大成就是使用弯曲晶体。从单晶上获得的测量和模拟，我们已经估计了预期的点扩散函数，从而花瓣制成的透镜的灵敏度。预期灵敏度为几个$\times10^{-8}$光子cm $^{-2}$ s $^{-1}$ keV $^{-1}$。我们讨论了一些开放的天体物理学问题，可以解决这样一个仪器搭载在一个自由飞行的卫星。
2014-01-02 astro-ph.IM
Evolution of Data Formats in Very-High-Energy Gamma-ray Astronomy
过去30年来，地面伽马射线望远镜产生的大多数重大科学成果都是由操作这些仪器的合作组织的专家成员获得的。这是由于这些合作所采用的专有数据和软件政策。然而，下一代望远镜的出现及其作为天文学界开放的观测站的运作，以及对开放科学的需求普遍增加，使伽马射线天文学家面临着共享数据和分析工具的挑战。因此，在过去几年中，在开发开放源码科学工具的同时，还努力为天文伽马射线数据确定标准化数据格式。后者是本次审查的主要议题。通用数据规格为当前和未来的伽马射线仪器提供了同样重要的好处：它们使来自不同仪器的数据，包括来自退役望远镜的遗留数据，能够在同一软件框架内容易地合并和分析。此外，标准化的数据可供公众访问，并可使用开源软件进行分析，从而获得完全可重复的结果。在这篇文章中，我们提供了一个伽马射线天文数据的数据格式的演变的概述，专注于它的进展，从私人和不同的规格原型开放和标准化的。后者已经在一些出版物中得到成功应用，为分析下一代伽马射线仪器的数据铺平了道路，并为进行伽马射线天文学的开放和可重复的方式铺平了道路。
2021-09-29 astro-ph.IM
Morphometric analysis in gamma-ray astronomy using Minkowski functionals - Source detection via structure quantification
目标。H.E.S.S.观察到越来越多的大型扩展源。一种新的技术的基础上的结构的天空地图的发展，以占这些额外的结构，通过比较它们与共同的点源分析。方法.闵可夫斯基泛函是积分几何中的有力测度。它们可用于量化计数图的结构，然后将其与纯泊松背景的预期结构进行比较。伽马射线源导致与预期背景结构的显著偏差。标准的似然比方法是完全基于额外的计数的数量和丢弃所有进一步的结构信息的大型扩展源。形态测定数据分析在无偏分析中结合了该额外的几何信息，即，而不需要关于源的任何先验知识。结果我们已经成功地将我们的方法应用于H.E.S.S.的数据。实验这里提出的形态分析是专门用于检测微弱的扩展源。
2013-07-11 astro-ph.IM
TPC in gamma-ray astronomy above pair-creation threshold
我们研究的性能TPC作为一个伽马射线望远镜以上的对创建阈值。研究了各分量对光子角分辨率的贡献，得到了它们与能量的关系。对于这样的薄探测器，每探测器单位质量的有效面积是转换质量衰减系数。然后推导出检测点状源的微分灵敏度。最后，由于多次散射偏转轨道动量的测量进行了优化。这些分析结果举例说明了几组探测器参数的数值。TPC显示出令人印象深刻的改善灵敏度相对于现有的对创建为基础的望远镜在[MeV-GeV]的能量范围内，即使与适度的检测器参数的这项研究。此外，气体TPC允许约一个数量级的角分辨率的改进。
2012-11-07 astro-ph.IM
The Light-Trap: A novel concept for a large SiPM-based pixel for Very High Energy gamma-ray astronomy and beyond
在大型实验中使用硅光电倍增器（SiPM）的主要缺点之一是它们有限的物理面积（增加了相机读出的成本和复杂性）以及它们对不想要的波长的敏感性。这就解释了为什么光电倍增管（PMT）仍然被选为现在和未来甚高能伽马射线望远镜的最大相机。这些望远镜需要对伽马射线与大气相互作用产生的快速和暗淡的光学/近紫外切伦科夫辐射敏感的光电传感器。在这里，我们介绍了一个低成本的像素组成的SiPM附加到PMMA盘掺杂的波长偏移材料，收集光在一个更大的面积比标准的SiPM，增加了近紫外光的灵敏度，提高了背景抑制。我们还显示了在实验室中进行的测量与概念验证\textit{Light-Trap}像素，配备了3 $\times$ 3毫米$^2$ SiPM收集光仅在300-400纳米波段，覆盖面积$\sim$ 20倍以上的相同SiPM本身。我们还提出了Geant 4进行模拟的结果，以评估其性能。除了VHE天文学之外，该像素还可以在检测区域和成本至关重要的领域中具有其他应用。
2019-01-17 astro-ph.IM
Time projection chambers for gamma-ray astronomy
本文提出利用低密度高精度时间投影室（TPC）作为有源靶，以克服高能 photon 探测在方向测量、低能角分辨率及偏振测量方面的困难。
2022-06-17 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.ins-det
Morphometric analysis in gamma-ray astronomy using Minkowski functionals: II. Joint structure quantification
我们追求一种新的形态分析检测源极高能伽玛射线计数地图的结构偏离背景噪声。因为来自积分几何的Minkowski泛函量化了计数映射本身的形状，所以形态度量分析包括无偏的结构信息，而无需关于源的先验知识。它们的分布提供了关于背景的复杂几何信息的访问。我们结合随机几何和统计物理的技术，以确定所有闵可夫斯基泛函的联合分布。我们实现了一个准确的表征的背景结构的大扫描窗口（与高达$15\times15$像素），其中微观状态的数量变化超过64个数量级。此外，在详细的模拟研究中，我们确认了背景噪声中的特征的统计意义，并讨论了如何校正试验效应。我们还提出了一个局部校正的检测器的影响，可以大大提高分析的灵敏度。在本系列的第三篇论文中，我们将使用这里导出的精细结构表征进行更灵敏的数据分析，从而可以检测到以前未检测到的源。
2017-10-10 astro-ph.IM
Very-high energy gamma-ray astronomy: A 23-year success story in high-energy astroparticle physics
极高能量（VHE）伽马量子对宇宙射线通量的贡献很小，不到百万分之一。然而，作为中性粒子，它们是目前相对论/超相对论宇宙过程的最佳“信使”，因为它们可以外推回它们的起源。VHE伽马射线的窗口直到1989年才由惠普尔合作组织打开，报告了来自蟹状星云的TeV伽马射线的观测结果。在缓慢的起步之后，这一新的研究领域正在迅速扩大，发现了150多个VHE伽马射线发射源。进步与探测器的稳步改进和计算能力的快速提高密切相关。我们给出了一个概述之前和1989年前后的早期尝试和惠普尔合作的开创性工作后的进展。这篇文章的主要重点是地球上的伽玛射线探测器的实验技术的发展，因此，更多的重点是那些实验，取得了初步的突破，而不是继任者往往有一个类似的（有时甚至更高）的科学产出的开创性实验。所考虑的能量阈值约为30 GeV。在较低的能量下，目前只能用气球或卫星上的探测器进行观测。不管实验进展如何，如果没有广泛的科学成果，这个成功的故事就不能被称为成功的故事。因此，我们总结了这篇文章的科学原理和在过去二十年中取得的主要成果。
2012-07-25 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.hist-ph
