Pinpointing the knee of cosmic rays with diffuse PeV gamma-rays and neutrinos
宇宙线谱中膝的起源是一个尚未解决的基本问题。对于不同的破断位置和膝关节的组成，有各种各样的预测模型。在这项工作中，我们建议使用扩散$γ$ -射线和中微子作为探针来测试这些模型。基于几种典型的组分模型，计算了扩散$γ$射线谱和中微子谱，它们在几十TeV到几PeV的能量范围内表现出不同的截止行为.预期的通量将通过新升级的Tibet-AS $γ$ +MD（μ子探测器）实验以及更敏感的未来项目（如LHAASO和HiSCORE）进行观测。通过比较中微子能谱与冰立方实验的观测结果，我们发现，来自宇宙射线与星际介质相互作用的散射中微子可能不是冰立方事件的主要原因。未来对中微子的测量可能能够识别银河系扩散成分，并进一步阐明宇宙射线的膝盖问题。
2014-10-10 astro-ph.HE
On the cosmic ray spectrum from type II Supernovae expanding in their red giant presupernova wind
虽然从能量的角度来看，SNR是银河CR的可行来源，但它们是否能将质子加速到PeV的问题仍然没有解决。在这里，我们讨论粒子加速在前向冲击SN和讨论的可能性，逃逸粒子电流可能会激发非共振不稳定性，从而导致形成共振模式限制粒子接近冲击和增加的最大能量。这一机制贯穿于超新星爆发的整个扩展过程，从喷出物主导阶段（ED）到Sedov-Taylor阶段（ST）。由于它们更高的爆炸速率，我们专注于在缓慢，密集的红超巨星风中膨胀的II型超新星。当爆炸发生在这样的风中时，ED和ST阶段之间的转变可能会在几十年内发生。结果，加速粒子的光谱显示在ST阶段开始时达到的最大能量（Em）处斜率的中断。在这个能量之上，频谱变得更陡，但仍然是幂律，而不是指数截止。我们发现，对于II型SNae典型参数，质子EM可以很容易地达到PeV的能量，确认II型SNR是CR在膝关节的最佳候选来源。我们试图用我们的模型拟合KASCADE-Grande、ARGO-YBJ和YAC 1-Tibet阵列数据，但我们找不到任何可以解释所有数据集的参数组合。事实上，最近用ARGO-YBJ和YAC 1-Tibet阵列对膝区质子和氦谱的测量使情况非常混乱。这些测量结果表明，在轻组件的膝盖是在650 TeV，明显低于整体频谱膝盖。这一发现将解决在SNae中达到非常高的能量的问题，但另一方面，它将在银河系和河外CR之间的过渡区打开一个关键问题。
2015-03-10 astro-ph.HE
Probing the cosmic ray mass composition in the knee region through TeV secondary particle fluxes from solar surroundings
通过对宇宙射线与太阳周围物质和辐射相互作用产生的高能γ射线、μ子和中微子的研究，探讨了估算初级宇宙射线能谱膝点以上质量组成的可能性。发现太阳$15^{o}$附近TeV的γ射线、μ子和中微子的理论通量对PeV能量范围内的宇宙射线的质量成分很敏感。通过未来的实验，这种TeV的伽马射线/中微子的检测的实验前景进行了讨论。
2017-03-15 astro-ph.HE
Cosmic Rays from the Knee to the Ankle
在PeV到EeV能量范围内的宇宙射线的能谱和质量组成的研究对于理解银河系和河外宇宙射线的起源都是重要的。最近，三个现代实验装置（KASCADE-Grande，IceTop，Tunka-133），致力于研究这一初级能量范围，发表了关于全粒子能谱的新结果。在这篇简短的评论中，我们介绍了这些结果，并讨论了它们的异同。此外，使用不同的强子相互作用模型解释测量的空气簇射数据的影响将被检查。最后，本文还简要地讨论了目前的结果与宇宙射线从银河系到河外起源的天体物理模型是否一致的问题。
2015-04-08 astro-ph.HE
Detection of cosmic rays in the PeV to EeV energy range
膝盖周围的宇宙射线通常被认为是银河系的起源。对它们的能谱和化学成分的观测对于理解这些宇宙射线的加速和传播非常重要。此外，还需要澄清从银河系到河外来源的过渡。在本文中，最近的实验结果测量周围的膝盖将审查与检测技术。将讨论在膝盖到脚踝的能量范围内的全粒子能谱和组成的结果。
2017-02-28 astro-ph.HE
An anti-knee
模拟了宇宙射线的五组元素（p，He，C，Si，Fe）的能谱。计算是基于几个宇宙射线源（不同类型的超新星）的叠加和扩散冲击加速原理的分析。在膝区的分析结果表明，总结宇宙射线的元素质量组的能谱可以有显着的频谱指数$γ$的振荡。此外，在Fe能谱中发现了一个扭结（增加的$γ$），能量为$2\cdot 10^{15}$ eV。为了与膝关节（减小$γ$）区分，扭结可称为反膝关节（增大$γ$）。
2011-04-19 astro-ph.HE
Cosmic rays from AGN, the knee energy mass scale and dark matter particles
根据宇宙线能谱的3 PeV膝能处可能存在新的质量标度，作者利用GLMR超对称性理论，提出暗物质粒子的质量应为8.1 TeV。作者讨论了在各种观测设施、伽马射线、中微子和其他地下探测器中探测这种特征的可能性。对HESS最近数据的分析产生了7.6 +/- 0.1 TeV的伽马射线峰值，为暗物质粒子质量与理论预测一致提供了观测证据。作者还指出，观测到的星系关联函数中幂律指数的不连续性是宇宙学中的膝能对应物。
2011-11-11 astro-ph.CO astro-ph.HE
Microquasars as the major contributors to Galactic cosmic rays around the "knee"
Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University（上海交大李政道研究所）；School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学物理与天文学院）；Yerevan State University（埃里温国立大学）；TIANFU Cosmic Ray Research Center（天府宇宙线研究中心）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Max Planck Institute for Plasma Physics（马克斯·普朗克等离子体物理研究所）
本研究提出强微类星体是银河系主要PeV加速器，建模发现约10个活跃强微类星体即可解释宇宙线“膝”区质子流、能谱特征及LHAASO观测的高能伽马射线数据，支持相关宇宙线加速范式。
2025-10-01 astro-ph.HE
Constraining the position of the knee in the galactic cosmic ray spectrum with ultra-high-energy diffuse $γ$-rays
最近在西藏AS的$γ$实验中测量到了高达$957$ TeV的$γ$射线扩散发射。假设它是由宇宙线核与星际介质之间的强子相互作用产生的，它要求宇宙线核的加速应远远超过PeV能量。目前，对不同物种的宇宙线谱的测量显示出不同的结果。西藏实验表明，质子加氦的谱在PeV以下有一个早期的膝。如果这是正确的话，弥漫的$γ$射线辐射将表明在PeV能量以上的银河宇宙射线的额外成分。这第二个组成部分可能来自最近的超高能$γ$射线观测所揭示的所谓PeVatron的源群，并可能有助于宇宙射线通量达到第二个膝盖的能量。另一方面，KASCADE测量表明质子的膝关节高于PeV。在这种情况下，由西藏天文台观测到的弥散$γ$ -射线可以很好地解释为只有一个宇宙射线成分。这两个人（即。Tibet膝和KASCADE膝）可以通过漫射$γ$射线和宇宙线核的光谱结构来区分。未来HERD和LHAASO实验对单个原子核光谱的测量以及LHAASO对扩散$γ$射线的测量可以共同约束这两种情况。
2022-11-06 astro-ph.HE hep-ph
Atmospheric neutrinos and the knee of the Cosmic Ray spectrum
在宇宙射线的全粒子光谱中，膝关节的性质仍然是许多研究的主题，特别是在最近的测量之后，声称在能量为$\sim$ 700 TeV的宇宙射线的光成分的光谱中检测到膝关节状特征，这与标准图片中的膝关节在全粒子光谱中由光宇宙射线主导不一致。在这里，我们调查的影响，这种情况和其他情况下的测量通量的大气中微子。特别是，我们讨论的可能性，大气中微子的光谱在该地区$\gtrsim$ 50 TeV可能提供有关不同的模型在膝盖区域的质量组成的信息。我们调查的依赖关系的预测大气中微子通量的形状的光宇宙线光谱和相互作用模型描述的发展在大气中的阵雨。所有这些因素的影响，为确定一个天体物理中微子组件的发病进行了讨论。
2019-06-12 astro-ph.HE
Alternative interpretation of cosmic ray investigations above the knee
所有关于膝盖以上初级宇宙射线的信息都是从EAS调查的结果中获得的。在这方面，存在两种备选方法：宇宙物理方法和核物理方法。在第一个框架中，测量的EAS特性的所有变化被解释为原始宇宙射线的能谱和质量组成的变化。在本文中，第二种方法被认为是，在框架中的EAS参数的相应变化解释的膝盖以上的相互作用模型的变化。核物理方法的正确性证明的一些实验的可能性被认为是。
2017-01-24 astro-ph.HE
On the e$^+$e$^-$ excesses and the knee of the cosmic ray spectra -- hints of cosmic rays acceleration at young supernova remnants
超新星遗迹长期以来一直被认为是银河系宇宙射线的来源，最高可达千万亿电子伏特，但仍缺乏令人信服的证据。在这项工作中，我们探讨了宇宙线谱的微妙特征，如宇宙线谱的膝关节和电子/正电子通量的过度最近观察到的ATIC，H.E.S.S.，费米-拉特和帕梅拉。数值计算表明，在类似于年轻超新星遗迹的环境中，高能宇宙射线与背景光子相互作用产生$^+$-$^-$对的情况下，可以很好地再现宇宙射线谱的这些特征.这样一个连贯的解释的成功反过来又证明了至少有一部分宇宙射线可能在年轻的超新星遗迹中被加速。
2009-06-17 astro-ph.HE hep-ph
X-ray Binaries: a potential dominant contributor to the cosmic ray spectral knee structure
Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台）；Southwest Jiaotong University（西南交通大学）；Tangshan University（唐山学院）；TIANFU Cosmic Ray Research Center（天府宇宙线研究中心）
X射线双星可能成为宇宙射线能谱膝部结构的主要贡献者，通过分析其径向分布和能量谱，研究其对高能宇宙射线的影响。
2025-12-19 astro-ph.HE
Progenitor model of Cosmic Ray knee
宇宙射线的初级能谱在约$3$ PeV处出现一个拐点，在该处谱指数发生变化。尽管作出了许多努力，但这种光谱特征的起源尚未得到令人满意的解决。本文提出，谱在膝点以上的陡化可能是宇宙线源前身质量分布的结果。所提出的推测模型可以解释宇宙射线的所有主要观测特征，而无需调用任何微调来匹配任何能量点的通量或光谱。所提出的模型的预测主要组成的情况下，超过膝盖是相当不同的，从大多数流行的膝盖模型，从而可以区分从精确的实验测量的主要组成。
2015-08-16 astro-ph.HE
Centaurus A: the one extragalactic source of cosmic rays with energies above the knee
所有能量的宇宙射线的起源仍然不确定。在本文中，我们提出并探讨了一个天体物理方案，以产生宇宙射线的能量范围从低于$10^{15}$ $3 \times 10^{20}$ eV。我们在这里表明，只有我们的银河系和射电星系Cen A，每个都有自己的银河系宇宙射线粒子，但那些来自射电星系的能量被活跃的黑洞发出的喷流中的相对论激波推高，足以描述能量范围PeV到接近ZeV的最新数据。在这整个能量范围内的数据可从实验卡斯卡德，卡斯卡德-格兰德和皮埃尔俄歇天文台。这里计算出的能谱正确地再现了膝盖以外的测量光谱，与广泛持有的预期相反，不需要其他河外源人口来解释数据，即使在能量远低于一般截止预期在$6 \times 10^{19}$ eV，格赖森-扎采平-Kuzmin关闭由于与宇宙学微波背景的相互作用。我们提出了几个预测的源人口，宇宙射线的组成和传播到地球，可以在不久的将来进行测试。
2012-01-30 astro-ph.HE
On the PeV knee of cosmic rays spectrum and TeV cutoff of electron spectrum
宇宙射线（CR）的光谱，特别是其特征，可能包含着天体粒子和基础物理的重要信息。认识到$4$ PeV CR膝和电子的TeV破缺具有几乎相同的洛伦兹因子，即$γ\sim 10^6$，我们提出CR核和电子都经历与未知轻粒子$\rm X$的阈值相互作用，广泛分布在扩散晕中。只有当CR的洛伦兹因子大于$10^6$时，才发生相互作用。通过这一过程，各分量的能谱在高于阈值洛伦兹因子的情况下发生形变，从而自然地再现了电子的拐点和谱裂。考虑到现有测量的大的不确定性和简化的假设，我们的模型适应了粒子X的宽质量范围，这是允许的从超轻值到$\sim 1$ eV。
2018-03-09 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Nonmonotonic change with energy of the mean logarithmic mass of cosmic rays in the knee region: the mechanism of formation of this feature and sources of particles
本文利用非经典扩散模型和源的软产生谱解释LHAASO观测到的膝区平均对数质量非单调变化，指出其由距地750–900 pc的本地pevatron及CNO贡献下降造成。
2025-09-02 astro-ph.HE
Cosmic ray spectrum in the energy range 1.0E15-1.0E18 eV and the second knee according to the small Cherenkov setup at the Yakutsk EAS array
根据15年多来收集的来自EAS的切伦科夫光的数据，获得了能量范围为1.0E 15 - 1.0E 18 eV的宇宙射线的光谱。该光谱有两个特征：在~3.0E15 eV（第一个拐点）和~1.0E17 eV（第二个拐点）。第一膝关节的特征在于指数γ_1=2.7+/-0.03和γ_2 = 3.12+/-0.03，第二膝关节的特征在于指数γ_1 = 2.92+/-0.03和γ_2=3.24+/-0.04。在第二种情况下，差值为Δγ_23=0.32{ \pm }0.03{ \pm }0.05，其小于第一个膝关节的情况Δγ_12=0.42+/-0.03+/-0.05（此处双重误差相应地表示统计学和系统学）。Δγ_23较小的差异可以用来自元星系的宇宙射线的流入来解释，因此，在5.0E16-1.0E18 eV能量范围内的宇宙射线强度有所增加，这补偿了较重的原子核从星系中的逃逸。通过分析EAS的纵向发展，发现质量组成从~ 1.0E17eV处的lnA~3突变到~ 1.0E18eV处的lnA~1.5，从而证实了第二个拐点的存在。
2013-10-08 astro-ph.HE
Super-Knee Cosmic Rays from Galactic Neutron Star Merger Remnants
从一个双中子星（BNS）合并的引力波和电磁对应物的检测证实，它是伴随着快速合并喷出物的发射。类似于超新星遗迹，喷出物与星际物质相互作用形成的前向冲击将产生高能宇宙射线。我们研究了银河系中子星合并残留物（NSMRs）对观测到的膝盖和脚踝之间能量范围内的宇宙射线有显著贡献的可能性。利用GW 170817模型得到的典型参数，我们发现NSMR可以将铁核加速到$\sim500$ PeV。我们计算的宇宙射线光谱和地球上观察到的组成，并表明，银河系NSMR方案可以占实验宇宙射线数据在20 - 1000 PeV的范围。我们的模型可以自然地解释总宇宙射线谱在20 PeV附近的硬化特征，这已经被望远镜阵列低能扩展和IceTop空气簇射阵列观察到。
2018-08-20 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Model of Cosmic Ray Propagation in the Milky Way at the Knee
提出一种银河系各向异性宇宙线传播新模型，发现膝区能谱具有时空依赖性且PeV宇宙线分布呈团块状不均匀，对极高能伽马射线和中微子通量的计算与解释具有重要意义。
2023-05-17 astro-ph.HE
Reacceleration of Galactic Cosmic Rays Beyond the Knee at the Termination Shock of a Cosmic-Ray-Driven Galactic Wind
本文提出星系风模型，研究银河宇宙线在约200 kpc处星系风终端激波上的扩散激波再加速机制，发现可获得10-40 PV刚度并解释IceCube/IceTop质子能谱的一半，同时指出逃逸粒子可被星系际激波进一步加速。
2023-01-21 astro-ph.GA astro-ph.HE
A scenario for the Galactic cosmic rays between the knee and the second-knee
我们进行了拟合测量的宇宙线光谱和簇射最大的深度之间的能量范围在$10^{15}$ ~eV和$10^{18}$ ~eV。我们认为一个银河系的组成部分，这是一个混合物的五个代表性的核物种（H，He，N，Si和Fe），我们采用刚性依赖破碎的幂律谱，我们允许一个河外的组成部分，成为强烈抑制能量降低。在$10^{15}$ ~eV的银河系成分的相对丰度被认为与在$10^{13}$ ~eV的直接测量值相当。光谱和成分的主要特征在这些场景中再现。谱膝是由H谱在$E_{\rm k}\simeq 3\times 10^{15}$ ~eV处的断裂引起的，尽管它被He的相当贡献加宽，He在大约$6\times 10^{15}$ ~eV处有一个断裂。在$E_{\rm la}\simeq 2\times 10^{16}$ ~eV处的低能踝与H和He银河系成分的强烈抑制以及较重成分的相对贡献增加有关，但在此能量处观察到的光谱硬化原来是由于河外成分的贡献增加。在$E_{\rm sk}\simeq 26 E_{\rm k}\simeq 8\times 10^{16}$ ~eV处的第二个拐点与银河系Fe成分的陡峭化有关。在能量约为$10^{17}$ ~eV时，宇宙线总通量由河外成分支配。拟合的参数取决于用于解释$X_{\rm max}$测量的强子模型以及在拟合中考虑的特定$X_{\rm max}$数据集。最大刚性截止…
2019-02-25 astro-ph.HE
A new universal cosmic-ray knee near the magnetic rigidity 10 TV with the NUCLEON space observatory
来自NUCLEON空间观测站的数据有力地表明，存在一种新的普遍宇宙射线“膝”，在磁刚度约为101.TV的所有原子核组中，包括重原子核，都可以观察到这种膝。普适性意味着所有原子核群在磁刚性标度中的膝关节位置相同。在NUCLEON天文台上，用两种测量粒子能量的方法--量热法和运动学方法KLEM来观测膝关节。这个新的宇宙射线“膝盖”可能与某些普通或附近的宇宙射线源对宇宙射线的加速极限有关。
2018-05-23 astro-ph.HE
On the knee of Galactic cosmic rays in light of sub-TeV spectral hardenings
在宇宙射线谱中发现膝关节50多年后，它的物理起源仍然是一个谜。这部分是由于单个成分的能谱的模糊性。最近，直接测量从几个气球/卫星携带的探测器发现显着的光谱硬化的宇宙射线核在几百个GV的刚度。对宇宙射线光谱的直接和间接测量进行联合建模可能有助于理解实验系统学，可能还有助于理解膝盖的物理学。在这项工作中，我们更新的现象学“多性腺”模型的膝盖，包括光谱硬化，与变化的光谱指数$γ+ β\cdot \log E$相对于能量。我们发现，有一些直接和间接测量之间的张力。具体来说，硬光谱的CREAM建议一个相对较低的能量截止的膝盖周围的个人宇宙射线光谱，这是不一致的轻组分光谱的空气淋浴测量。此外，AS $γ$ /ARGO-YBJ/WFCTA/KASCADE的轻组分数据与全粒子谱一致。我们期望通过运行空间探测器（如CALET和DAMPE）和地面实验（如LHAASO）对TeV能量及更高能量的单个成分的宇宙射线谱进行更精确的测量，最终将解决这些差异。最后，作为一个例子，我们证明了在双晕模型下的空间相关扩散能够重现这种“修改的多性腺”模型的结果。
2018-07-03 astro-ph.HE hep-ph
Super-knee cosmic rays from interacting supernovae
Frontier Research Institute for Interdisciplinary Sciences, Tohoku University（东北大学前沿跨学科研究院）；Astronomical Institute, Graduate School of Science, Tohoku University（东北大学理学研究科天文研究所）
超新星相互作用产生超膝宇宙射线，IIn 超新星主导高能宇宙射线通量并解释其重核组成。
2026-02-06 astro-ph.HE hep-ph
Reconciling the light component and all-particle cosmic ray energy spectra at the knee
在研究宇宙射线加速机制中起着重要作用的宇宙射线谱膝现象至今仍是一个未解之谜。我们试图调和ARGO-YBJ和Tibet-III测量的膝谱。一个简单的破幂律模型无法解释实验数据。因此，采用了一个修正的破幂律模型，该模型考虑了非线性加速度的影响，能够描述尖膝结构。该模型预测，重元素在膝关节处占主导地位。
2015-10-21 astro-ph.HE
The composition of cosmic rays according to the data on EAS cores
这项工作的主要目的是寻找宇宙射线谱在能量为3 PeV处发生断裂的原因，这被称为膝关节。这个问题的解决与膝盖区域宇宙射线的核成分的测定有关。这项工作的结论是基于使用X射线乳胶室获得的EAS核心的特性的分析。根据这些数据，在膝区观察到一些异常效应，如次级强子谱中的标度破坏，在具有γ族的EAS中多余的μ子等。在相当于1-100 PeV的相同能量下，实验室系统对撞机显示出标度行为。因此，对EAS核心数据的分析表明，它们光谱中的膝关节是由非核性质的宇宙射线成分形成的，可能由稳定（准稳定）的假想奇异夸克物质粒子组成，称为奇异夸克。这是唯一的膝盖模型兼容的磁刚度的核谱打破R=100电视。事实上，束流是稳定的重准核，带正电荷Z=30-1000，因此它们的加速机制与核的加速机制一致。宇宙射线谱的破裂可能与奇异质量比原子核大得多有关。
2022-09-26 astro-ph.HE hep-ph
Recent developments in cosmic ray physics
寻找宇宙射线起源理论的工作仍在进行中，这种理论可被视为一种标准的、令人满意的模型。一方面，我们银河系中的超新星在产生地球上观测到的大部分宇宙射线方面起着至关重要的作用。另一方面，关于它们将粒子加速到膝盖的能力的重要问题仍然没有答案。通常的解释是，膝关节是与宇宙射线的轻成分的最大能量相一致的一个特征，并向逐渐变重的质量组成过渡，这主要是基于KASCADE的结果。最近的一些数据似乎对这一发现提出了质疑：YAC 1- Tibet Array和ARGO-YBJ发现在$\sim 700$ TeV处的光分量通量减少，明显低于膝盖。无论轻核的最大能量是高达$3000$ TeV还是低至几百TeV，对超新星遗迹的宇宙射线起源范例，以及从银河到河外宇宙射线的过渡这一关键问题都有非常重要的影响。在这样一个复杂的现象学情境中，重要的是要清楚地了解什么是真正已知的，什么是未知的。在这里，我将讨论宇宙射线的起源理论（或理论）的一些坚实和不太坚实的方面，以及对该领域未来研究的影响。
2014-12-29 astro-ph.HE
Penetrating component in cosmic rays
本文研究了大范围空气簇射核中强子的高能谱。这些数据是首次在混合{ \it HADRON}实验（天山）中通过一个大型X射线乳胶室与簇射阵列相结合获得的。在3- 100 PeV的局部能量区间内，发现强子能量增加，这意味着出现了穿透成分。在我们的实验中，在大气中观察到了这种成分，这表明初级宇宙射线中存在一种穿透性强的相互作用成分。与此同时，值得强调的是，观察到这一成分的区域与宇宙射线光谱中所谓的膝盖区域相吻合。在此基础上，可以提出新的膝关节形成假说。
2019-05-24 astro-ph.HE
The cosmic-ray spectrum in the PeV to EeV energy range
本文综述PeV至EeV能区宇宙线能谱与质量组成的近期实验结果，以探讨“膝”区特性及银河源向河外源的过渡。
2025-08-29 astro-ph.HE
Parametric analysis of Cherenkov light LDF from EAS in the range 30-3000 TeV for primary gamma rays and nuclei
提出了一种简单的“膝状”近似大气中EAS（广泛的空气簇射）发射的切伦科夫光的横向分布函数（LDF），用于解决HiSCORE和其他宽角度地基实验中的各种数据分析任务，这些实验旨在探测能量超过数十TeV的伽马射线和宇宙射线。基于模拟的参数分析的个人LDF曲线显示，在径向距离20-500米的5参数“膝状”近似适合个人LDF以及平均LDF具有非常好的精度。在本文中，我们证明了效率和灵活性的“膝状”LDF近似的各种初级粒子和簇射参数及其应用的优势，以抑制质子背景和选择初级伽马射线。
2017-02-24 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.data-an
Experimental Investigation of the Nature of the Knee in the Primary Cosmic Ray Energy Spectrum with the GAMMA experiment
我们提出了一种新的差分方法的初级宇宙辐射的能谱中的膝盖的性质的研究所获得的初步结果。我们已经将这种方法应用于亚美尼亚的伽马实验数据。这项分析为南半球附近可能存在原始宇宙射线源提供了证据。
2014-06-04 astro-ph.HE
Nearby sources in the transition region between Galactic and Extragalactic cosmic rays
在这篇论文中，我们提出了一种可能的解释，即在膝盖和脚踝之间的所有粒子谱中存在一个显著的精细结构，以及最近在通卡133和卡斯卡德格兰德实验中测量到的10^17 eV附近的高含量重核。在这个模型中，Ia型超新星的宇宙射线的产生提供了在膝盖周围观测到的宇宙射线（CR）通量。从所有粒子谱中减去这些源的贡献，我们得到了银河系和河外CR之间过渡区的CR剩余通量，范围为10^17-5 10^18 eV。得到的光谱在能量（2-3）10^17 eV处也有一个明显的拐点，斜率g1 ~ 1.8+-0.3和g2 ~3.4。我们分析了已知的银河系源的可能贡献，发现在形式上对过渡区有显著贡献的最佳候选者是Cas A。该源具有许多不寻常的特性，被认为是IIb型SNR。然而，我们发现，从10^17 eV开始的CR河外起源的假设似乎更现实。
2013-03-15 astro-ph.HE
Kneelike structure in the spectrum of the heavy component of cosmic rays observed with KASCADE-Grande
本文报道了在约$8 \times 10^{16}$ eV处观测到的重初级粒子宇宙线能谱的陡化现象。这种结构也可以在全粒子能谱中看到，但不太重要。虽然在$3-5 \times 10^{15}$ eV处的宇宙射线谱的“膝”被卡斯卡德实验指定为轻的初级质量，但卡斯卡德-格兰德实验发现的新结构是由重的初级质量引起的。这一结果是通过在$10^{16}$至$10^{18}$ eV的初级能量范围内对广泛的空气簇射的次级粒子的带电粒子和μ介子分量进行独立测量而获得的。在单事件的基础上分析数据，同时考虑到两个观测值的相关性。
2011-10-05 astro-ph.HE
Status of the EAS studies of cosmic rays with energy below 10**16 eV
本文简要地综述了能量低于10**16eV的扩展空气簇射（EAS）实验观测宇宙线的现状和强子相互作用模型的相关研究。根据观测到的尖锐膝结构和膝能附近宇宙线谱的不规则性，加上新发现的电子和正电子过剩，讨论了银河系宇宙射线的起源和单源模型解释，但目前还没有令人信服的证据。对膝能初级宇宙射线的质量组成进行高精度的测量将对解开这个问题非常有用。为了达到这一目标，更好地理解强子相互作用模型是至关重要的。很高兴看到更多专门的加速器和宇宙射线实验将很快进行。μ子分布和μ子电荷比作为强相互作用的一个组成部分，对检验强子相互作用模型具有重要意义。此外，μ子是中微子实验和所有地下超低本底实验的重要本底。它们也是气象研究的一个非常有用的工具。
2009-11-16 astro-ph.HE hep-ph
Young Supernova Remnants and the Knee in the Cosmic Ray Sectrum
最近有人提出，年轻超新星遗迹（SNR）壳内的中子星是PeV宇宙射线的来源，粒子与SNR辐射场的相互作用导致电子对的产生，这与最近观测到的“高”正电子通量有关。此外，这种相互作用的性质使得宇宙射线能谱中众所周知的拐点可以得到解释。我们的检查机制使我们相信，所需的SN和脉冲的参数是如此罕见，膝盖和正电子分数只能解释，如果一个单一的，本地的和最近的SN -和相关的脉冲星-有关。
2010-09-03 astro-ph.HE
Consequences of the common origin of the knee and ankle in Cosmic Ray Physics
太阳调制能量高达5x 10 **19 eV的宇宙辐射的微分能谱是由最近的膝盖和脚踝理论正确预测的，该理论只使用一个归一化点。这个显著的定量结果，跨越了几十年的能量和强度，以及存在的第二个膝盖在6x 10 **17 eV，得到假设恒定的光谱指数的个别离子在宇宙射线源和没有其他关键的假设。在这项研究中，宇宙辐射的化学成分作为该理论的直接结果进行了评估。计算的平均对数质量在10**15-10**17 eV范围内表现出从1.8到3.0的上升趋势，在3 × 10 **17 eV处的最大值为3.2，并且在3 × 10 **17 eV以上至4 × 10 **18 eV处具有特征性发光。所有这些显著特征与许多实验数据相一致。定性地讨论了该理论所固有的另外两个结果：（1）加速宇宙射线的机制的某些限制性界限;（2）宇宙射线在银河系中的停留时间所暗示的各向同性程度。
2009-02-01 astro-ph.HE
The knee in the cosmic ray energy spectrum from the simultaneous EAS charged particles and muon density spectra
本文利用蒙特卡罗模拟研究了在考虑初级成分可能或可能不改变能谱拐点的情况下，从实验观测到的总带电粒子谱和宇宙线大范围空气簇射的μ子谱中是否出现一致的宇宙射线初级能谱。结果发现，EAS-TOP观测一致推断膝盖的主要能量谱提供的主要是纯不变的铁，而没有一致的主要频谱出现从同时使用的KASCADE观察到的总带电粒子和μ子谱。然而，也发现当初级成分在拐点处变化时，总带电粒子谱的谱指数的估计是相当棘手的，取决于在尺寸谱中选择拐点附近的点。
2015-11-18 astro-ph.HE
Cosmic ray knee and new physics at the TeV scale
我们分析了宇宙射线膝关节出现在能量阈值的质子-暗物质截面变大，由于新的TeV物理的可能性。它已经表明，这种相互作用可以打破质子，并产生一个弥漫的伽马射线通量与MILAGRO观测一致。我们认为，这一假设意味着膝盖的规模与原子质量为不同的核，KASKADE数据似乎表明。我们发现，为了解释通量中谱指数从E^{-2.7}到E^{-3.1}的变化，截面必须在膝盖以上像E^{0.4+β}那样增长，其中β=0.3-0.6参数化了到达地球的宇宙射线的年龄（τ \propto E^{-β}）的能量依赖性。该假说还需要mbarn的截面（可以用TeV的引力来模拟）和大密度的暗物质（可以聚集在宇宙射线的来源周围）。我们认为中微子在E=（m_x/m_p）E_{knee} \approx 10^8 GeV时也会表现出一个阈值，在这个阈值处它们与核子的相互作用变得很强。因此，在ICECUBE或ANITA观测到超过这个阈值的标准中微子事件将反驳这种情况。
2009-06-19 astro-ph.HE hep-ph
The Propagation of Cosmic Rays from the Galactic Wind Termination Shock: Back to the Galaxy?
尽管存在着几种关于宇宙射线起源于光谱“膝盖”和“脚踝”之间区域的理论，但这个问题仍然没有解决。各种观测表明，从银河系到河外源的过渡发生在这个能量范围内。在这项工作中，我们研究是否最终形成一个终止冲击银河系以外的银河系风可以作为一个可能的来源，在感兴趣的区域所观察到的流量。Bustard等人（2017）先前的工作估计，粒子可以被加速到“膝盖”以上的能量，高达$R_\mathrm{max} = 10^{16}$ eV，参数来自银河系风模型（Everett等人2017）。剩下的问题是加速的宇宙射线是否能传播回银河系。为了回答这个关键问题，我们模拟的宇宙射线的传播使用低能量扩展的CRPropa框架，通过随机微分方程的输运方程的解决方案的基础上。该设置包括所有相关过程，包括三维各向异性空间扩散，平流和相应的绝热冷却。我们发现，假设现实的冲击演化参数，一个可能的银河系终止冲击可以显着贡献的能量预算在“膝盖”区域及以上。我们估计由此产生的中微子通量，并发现它们低于IceCube的测量值和KM3NeT的限制。
2018-04-23 astro-ph.HE
Search for the Galactic accelerators of Cosmic-Rays up to the Knee with the Pevatron Test Statistic
研究应用 PTS 分析多个 γ 射线源，以超过 5σ 排除 RX J1713.7−3946 和 Vela Jr. 为 Pevatron，并发现部分源的质子能谱或延伸至 400 TeV。
2023-06-02 astro-ph.HE
The Andyrchy-BUST experiment: primary spectrum and composition around the knee
Andyrchy-Bust实验的主要目标是研究膝盖周围的初级宇宙射线光谱和成分。膝盖上的实验数据，观察到的电磁和高能量μ子组件，提出。实验中的电磁分量是用“Andyrchy”EAS阵列测量的。高能μ子分量（μ子的阈值能量为230 GeV）使用Baksan地下闪烁望远镜（BUST）测量。“Andyrchy”的位置正好在BUST的上方，这给了我们同时测量两个EAS分量的可能性。
2010-04-14 astro-ph.HE
The Fermi Bubble as a Source of Cosmic Rays in the Energy Range > 10E15 eV
{ \it Fermi}大面积望远镜最近发现了两个巨大的伽马射线气泡，它们延伸到银河系中心的北部和南部，直径和高度为$H\sim 10$ kpc。我们认为，银河系超大质量黑洞Sgr A $^*$的周期性恒星捕获过程，其捕获速率为$τ_{\rm cap}^{-1}\sim 3\times 10^{-5}$ yr $^{-1}$，每次捕获释放的能量为$W\sim 3\times 10^{52}$ erg，可以导致热等离子体以$u\sim 10^8$ cm s $^{-1}$的风速注入银河系晕.热等离子体的周期性注入可以产生一系列冲击。气泡中的高能质子在与这些冲击相互作用时被重新加速。我们表明，能量大于$E> 10^{15}$ eV，加速过程可以更好地描述随机二阶费米加速。我们提出，强子宇宙射线（CR）的“膝盖”内观察到的CR光谱产生的银河系超新星遗迹分布在银河系盘。这些粒子在费米泡中的再加速产生超过膝盖的CR。在气泡$D_B\sim 3\times 10^{30}$ cm $^2$ s $^{-1}$中，利用该能量范围内的平均CR扩散系数，我们可以再现超出膝关节和膝关节内的光谱的光谱指数。气泡冲击能与CR能的转换效率约为10%。这个模型提供了一个自然的解释所观察到的CR通量，光谱指数，并匹配的光谱在膝盖。
2011-12-29 astro-ph.HE
Implications of supernova remnant origin model of galactic cosmic rays on Gamma rays from young supernova remnants
人们普遍认为银河系宇宙射线起源于超新星遗迹（SNRs），在超新星爆炸波的扩散激波加速过程中，宇宙射线被超新星遗迹加速。在最近的理论发展的扩散冲击加速理论在信噪比，质子预计将加速在信噪比至少高达膝盖的能量。如果信噪比是真正的宇宙射线发生器，它不仅能加速质子，而且能加速比例合适的重核，重核的最大能量应该是质子的原子质量（Z）倍。在这项工作中，我们调查的影响，在信噪比的高能伽马射线产生的宇宙射线与周围物质的强子相互作用的重核加速。我们的研究结果表明，能量转换效率几乎是两倍的混合宇宙射线成分，而不是纯质子来解释观察，其次，如果宇宙射线粒子可以达到Z倍的膝盖能量，而不是200 TeV的能量，如前所述的非放大磁场的伽马射线通量将显着更高的几十TeV以上。这两种最大能量范式将在未来的伽马射线实验中得到区分，如切伦科夫望远镜阵列（CTA）。
2017-06-07 astro-ph.HE
Measuring extensive air showers with Cherenkov light detectors of the Yakutsk array: The energy spectrum of cosmic rays
利用雅库茨克阵列的空气切伦科夫光探测器研究了10^15 eV ~ 6*10^19 eV范围内的宇宙射线能谱。大气中广泛的空气簇射的相对论性电子（包括正电子）产生的光子的总通量被用作初始粒子引发簇射的能量估计。根据先前的测量结果，所得到的宇宙射线的微分通量分别在能量为3*10^15 eV和~10^19 eV处表现出膝盖和脚踝的特征。比较观测数据与模拟的膝盖和脚踝地区，以选择模型的银河系和河外成分的宇宙射线更好地描述测量的能谱。
2009-02-06 astro-ph.HE astro-ph.IM
The Cosmic-Ray Spectra: News on their Knees
在十年前提出的宇宙射线（CR）的综合模型中，各种CR物质的光谱“膝盖”的能量被预测为与质量成正比，而不是与电荷成正比。该模型还预测，膝关节发生的能量是粒子静止质量的200万到400万倍。最近的数据可以验证这一预测，特别是铁和轻核CR。但最严格的测试涉及CR电子光谱中的假定膝盖，因为电子与质子（和原子核）的质量比与它们的电荷比非常不同。最新的正电子和电子在最高测量能量下的光谱结果证实了电子膝的存在，具有预期的形状和预测的能量。
2019-02-09 astro-ph.HE hep-ph
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
The Cosmic-ray Knee as a Local Signature of Nearby PeVatrons
University of Wisconsin, Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）
研究通过模拟宇宙射线传播，发现局部膝部可能由附近PeV加速器（如天鹅座茧）引起，而非银河系整体特征。
2026-02-10 astro-ph.HE
Reinterpretation of the Fermi acceleration of cosmic rays in terms of the ballistic surfing acceleration in supernova shocks
Space Research Centre, Polish Academy of Sciences（波兰科学院空间研究中心）
研究重新解释宇宙射线加速机制，指出费米机制不成立，球面冲浪加速能更准确描述超新星冲击中的加速过程及能谱特征。
2024-07-22 astro-ph.HE physics.space-ph
On irregularities in the cosmic ray spectrum of $10^{16}-10^{18}$ eV range
现有的用于研究超高能宇宙射线的小型、中型和大型阵列的目的是获取关于我们银河系和河外空间的信息，即搜索和研究产生相对论粒子通量的天体。这种粒子的漂移和与星际空间中发生的磁场和冲击波的相互作用引起了同样的兴趣。在观测到“膝盖”和“第二膝盖”的能量范围$10^{15}-10^{18}$ eV内，宇宙射线的能谱形状可以形成为各种化学元素的部分谱的叠加。利用最近的实验光谱数据对银河系模型进行验证，使得有可能研究宇宙射线的银河系和河外成分的性质。本文介绍了雅库茨克阵列的一部分--小切伦科夫阵列在$10^{16}-10^{18}$ eV测量范围内宇宙射线能谱的结果。
2022-10-06 astro-ph.HE
A possible explanation of the knee of cosmic light component spectrum from 100 TeV to 3 PeV
在ARGO-YBJ实验中发现了在$\sim 700$ TeV处明显变陡的氢氦混合谱。本文证明了用我们银河系超新星遗迹逃逸的宇宙射线模型可以很好地再现观测到的H + He谱。在该模型中，粒子通过非线性扩散激波加速机制在SNR中加速，并考虑了从SNR逃逸的高能轻核的三个分量。应该注意的是，如果加速效率更高，KASCADE观测到的质子谱也可以用这个模型来解释。
2017-07-18 astro-ph.HE
Science and Detectors of the Pierre Auger Observatory
宇宙射线的高能谱呈现出三个不同的特征，第二膝、踝和GZK截止，因此，对宇宙射线的透彻理解包括对这三个特征的研究。它位于第二个膝盖-脚踝区域，宇宙射线源从银河系起源变为河外起源。在较高的截止能量下，到达方向表现出与河外近区天空相关的各向异性。皮埃尔俄歇天文台目前的设计是通过以前所未有的精度进行光谱和成分测量来帮助解开这些特征。在第二个膝盖-脚踝区域的初级粒子类型将被研究与荧光望远镜和μ子计数器给出的空气簇射纵向剖面和μ子内容，分别。
2010-04-15 astro-ph.HE astro-ph.IM
Evidence for an extended Galactic proton component beyond the cosmic-ray knee
State Key Laboratory of Dark Matter Physics, Tsung-Dao Lee Institute & School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（暗物质物理国家重点实验室、李政道研究所及上海交通大学物理与天文学院）
通过分析0.1至1000 PeV的质子与氦光谱，发现宇宙射线膝不支持单一截断，需有延伸至100 PeV以上的质子成分，可能源于谱断裂或连续延伸，揭示银河系输运与极端加速器的作用。
2026-09-29 astro-ph.GA astro-ph.HE
The Galactic Wind Haze and its $γ$-spectrum
我们研究了费米泡中的γ射线发射是由宇宙射线电子产生的可能性，宇宙射线电子的光谱类似于银河系的宇宙射线。我们认为，宇宙线电子在1 TeV附近从$E^{-3}$变陡到约$E^{-4.2}$，部分是由正常宇宙射线的“膝”形特征二次导出的。我们推测，在$\sim 130$ GeV观测到的特征可能基本上是由于逆康普顿发射关闭的对生产峰值上的关闭在$γ$射线谱在$\sim 130$ GeV。这表明，正常宇宙射线的拐点在银河系的任何地方都是一样的。一个结果可能是，所有的超新星贡献给出了相同的宇宙射线谱，具有由共同的恒星性质给出的膝状特征;事实上，这与Bisnovatyi-Kogan（1970）提出的超新星理论是一致的，这是一种磁旋转机制，如果大质量恒星在爆炸前在旋转和磁场方面收敛到共同的性质。
2013-09-13 astro-ph.HE hep-ph
