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
Multiplicity of TeV muons in air showers detected with IceTop and IceCube
南极的冰立方中微子观测站可以通过测量低能和高能μ子分量，在广泛的空气簇射中对μ子产生模型进行独特的测试。在这里，我们提出了TeV μ介子含量的测量，在近垂直的空气淋浴检测与IceTop在符合IceCube。初级宇宙射线的能量估计从占主导地位的电磁分量的空气簇射在表面上观察到的。根据在深探测器中测量的能量损失，研究了簇射的高能μ子含量。使用神经网络，逐个事件估计TeV μ子的初级能量和多重性。基线分析确定的平均多重性作为一个函数的初级能量之间的2.5 PeV和250 PeV的强子相互作用模型Sibyll 2.1。使用后LHC模型QGSJet-II.04和EPOS-LHC的基础上模拟得到的结果，提出了一次能源高达100 PeV。对于所有三个强子相互作用模型，TeV μ子含量的测量是一致的，假设最近的组合物模型的预测。将结果与GeV μ介子在空气簇射中的测量结果进行比较，揭示了基于后LHC模型的组合物解释中的紧张局势。
2023-01-29 astro-ph.HE
Search for Neutrino Generated Air Shower Candidates with Energy More than 5$\cdot$10$^{18}$ eV and Zenith Angle $θ$ $\geq$ 50$^\circ$
由于物质的物理性质，中微子空气簇射可以在大气的任何部分形成。一般来说，中微子产生的空气簇射是高度倾斜的，形成于近地面，即年轻簇射。因此，在这种空气簇射的信号中应该预期大量峰值[1，2，3]。我们工作的目标是寻找中微子产生的空气簇射候选者。为此，我们分析了来自具有不同面积和能量阈值的闪烁探测器的大量数据[1，2]。对雅库茨克阵列数据的初步分析表明，中微子没有产生空气簇射，但这并不意味着这种空气簇射不存在。这将需要进一步分析高度倾斜的阵雨。为了做到这一点，需要改进记录和处理空气簇射的方法。
2016-12-28 astro-ph.HE
No muon excess in extensive air showers at 100-500 PeV primary energy: EAS-MSU results
据报道，观测到的和模拟的大范围空气簇射的μ介子含量之间存在一些差异：观测到的μ介子数量超过了HiRes-MIA、雅库茨克和皮埃尔俄歇天文台数据的预期。在这里，我们分析了莫斯科国立大学广泛的空气簇射（EAS-MSU）阵列的数据，E_mu>~10 GeV的μ子在簇射中由~（10^17-10^18）eV的初级粒子引起的，并表明，他们同意模拟（QGSJET-II-04强子相互作用模型），一旦从表面探测器数据推断的主要组成是假定的。
2017-04-18 astro-ph.HE
Fluctuation of TeV to EeV Energy Muons and Induced Muon Showers in Water
利用μ子在水中传播的积分方法，计算了高能和超高能μ子的射程涨落。许多作者在蒙特卡罗模拟中把所有的辐射过程分为两部分，即连续部分和辐射部分，以便考虑μ子的射程和能量的涨落，而我们则尽可能精确地处理所有的随机过程，而不把连续部分引入所有的随机过程中。我们的Monte Carlo方法的有效性检查相应的分析方法，这是方法独立的Monte Carlo程序。伴随的级联簇射由直接电子对产生、韧致辐射和光核相互作用产生。这些簇射是用精确的MonteCarlo方法一维计算的。我们报告生存概率，范围分布和个别μ子行为的例子。
2010-10-07 astro-ph.HE
SELFAS2 : radio emission from cosmic ray air showers. Effect of realistic air refractive index
使用模拟代码SELFAS2，我们提出的预测广泛的空气簇射（EAS）在其发展过程中在大气中发射的无线电信号。来自空气簇射的MHz范围的无线电发射是两种机制的叠加：由于地球磁场中电子和正电子的系统相反漂移引起的横向电流的变化和由于簇射锋中过量电子引起的过量电荷的变化。在本文中，我们特别强调现实的空气折射率对SELFAS2预测的无线电信号的影响。
2012-12-06 astro-ph.HE
Atmospheric multiple scattering of fluorescence and Cherenkov light emitted by extensive air showers
由空气簇射发射的光的大气光的散射不仅衰减来自簇射的直接荧光，而且有助于观察到的簇射光。到目前为止，在对观测到的空气簇射光学图像进行常规分析时，只考虑了直接和单散射的切伦科夫光子。本文提出了一种计算多次散射光对光学空气簇射图像贡献的蒙特卡罗方法，并给出了模拟结果和散射光对测量的簇射信号贡献的参数化。
2009-04-21 astro-ph.HE
Analysis of Longitudinal Air Shower Profiles measured by the Pierre Auger Observatory
我们描述了由皮埃尔·俄歇天文台的荧光探测器测量的纵向空气簇射剖面的分析，并给出了能量大于10^18 eV的大范围空气簇射的最大深度Xmax的测量结果。测得的能量演化的平均值的Xmax和它的波动进行比较，不同的初级粒子的空气簇射模拟。
2011-03-30 astro-ph.HE
What the radio signal tells about the cosmic-ray air shower
本文简要地概述了宇宙线引起的空气簇射的射电辐射物理。它将表明，在不同的距离从簇射轴的无线电信号提供了补充信息的纵向簇射演化，特别是早期的部分，和簇射核心中的电子分布。这补充了从表面，荧光和μ子探测器获得的信息，并且在获得空气簇射的全面图像方面非常有用。
2012-07-08 astro-ph.HE
Test of hadronic interaction models with air shower data
高能强子相互作用的描述在（天体物理）解释气簇数据中起着重要的作用。对于空气簇射的发展（能量和运动学范围）重要的参数空间远远超出了今天的加速器能力。因此，精确测量的空气簇射被用来约束现代模型来描述高能强子相互作用。所获得的结果是在加速器上获得的信息的补充，并增加了我们对高能强子相互作用的理解。
2009-10-28 astro-ph.HE
The Greisen Function and its Ability to Describe Air-Shower Profiles
本文探讨了Greisen函数描述空气簇射纵向轮廓的能力，证明其适用于强子簇射，并提出利用该函数的轮廓形状鉴别强子与光子的新方法。
2023-06-26 astro-ph.HE
Composition determination of cosmic rays from the muon content of the showers
超高能宇宙射线的起源和性质仍然是一个谜。然而，由于皮埃尔俄歇天文台和望远镜阵列的观测，近年来取得了很大进展。特别是，人们认为，作为能量的函数的宇宙射线的成分信息可以在理解其起源方面发挥重要作用。大范围空气簇射的μ子含量和簇射最大值的大气深度是主要质量组成的最佳指标。在这项工作中，我们考虑了一个极大似然的方法来进行质量组成分析的基础上测量的μ子地下μ子探测器的数量。分析是基于数值模拟的阵雨。探测器引入的效应和用于重建实验数据的方法也通过使用模拟淋浴的信息作为输入的专用模拟来考虑。为了说明该方法的使用，我们考虑AMIGA（俄歇μ子和填充地面阵列），皮埃尔俄歇天文台的低能量扩展，直接测量广泛的空气簇射的μ子含量。我们还详细研究了使用不同的高能强子相互作用模型的组成分析的影响。据发现，百分之几的预测μ子的数量之间的差异有显着的组成确定的影响。
2020-10-01 astro-ph.HE
Investigation of Electromagnetic and Muonic Air-Shower Components using IceTop Simulations
本研究利用 IceTop 表面阵列模拟，通过双组分横向分布函数重建宇宙射线大气簇射的电磁与低能缪子组分，验证了缪子分布重建的准确性，并分析了重建参数对强子相互作用模型的依赖性。
2025-08-11 astro-ph.HE
Muons in air showers at the Pierre Auger Observatory: Mean number in highly inclined events
我们提出了第一个混合测量的平均μ介子数在超高能量的空气簇射，由宇宙射线与天顶角之间的$62^\circ$和$80^\circ$。测量是基于174个混合事件同时记录与表面探测器阵列和皮埃尔俄歇天文台的荧光探测器。每个簇射的μ介子数是通过缩放地面上横向μ介子密度分布的模拟参考剖面直到它适合数据而得出的。一个天顶角为$67^\circ$的$10^{19}$ ~eV簇射到达海拔1450 m的地面探测器阵列，平均包含能量大于0.3 GeV的$(2.68 \pm 0.04 \pm 0.48\,\mathrm{(sys.)}) \times 10^{7}$ μ子。在$4\times 10^{18}$ eV和$5 \times 10^{19}$ eV之间，μ子的对数增益$\mathrm{d}\ln{N_μ} / \mathrm{d}\ln{E}$随能量的增加而增加，测量结果为$(1.029\, \pm\, 0.024\, \pm 0.030\,\mathrm{(sys.)})$。
2015-12-02 astro-ph.HE
Measurement of radio emission from extensive air showers
天体粒子物理学的一个新的有希望的发展是测量广泛的空气簇射的无线电发射。级联中的粒子发射同步辐射（30 - 90 MHz），其用偶极天线阵列检测。最近的实验工作进行了讨论。
2009-10-12 astro-ph.HE
Sensitivity of Extensive Air Showers to Features of Hadronic Interactions at Ultra-High Energies
我们研究了广泛的空气簇射发展的依赖性的第一强子相互作用在超高能量发生在启动阶段的空气簇射级联。标准空气簇射观测值的解释取决于这些相互作用的特性。因此，目前很难从对空气簇射数据的分析中得出确定的结论，例如关于初级宇宙射线质量组成的结论。另一方面，一个已知的初级质量组成将使我们能够研究强子相互作用的质心能量远高于范围内，是可以访问的加速器测量。
2009-06-02 astro-ph.HE
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
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
Universality of electron-positron distributions in extensive air showers
利用大量模拟的大尺度大气簇射，我们研究了极高能宇宙线大气簇射中电子和正电子分布的普适性特征。大多数粒子分布仅取决于簇射最大值的深度和在该深度处级联中的粒子数。我们提供了多维参数化的粒子能量，垂直和水平的动量角，横向距离，和时间分布的簇射阵面的电子-正电子分布。这些参数化可以用来获得现实的电子-正电子分布在广泛的空气簇射的数据分析和模拟切伦科夫辐射，荧光信号，和无线电发射。
2009-02-03 astro-ph.HE
Proton-air interactions at ultra-high energies in muon-depleted air showers with different depths
本文研究超高能质子-空气相互作用中中性π介子能谱硬度，发现参数Λ_μ随簇射极大深度X_max演化，并证明当前探测器可达到区分强子相互作用模型所需的统计精度。
2024-11-25 astro-ph.HE
Disentangling the Air Shower Components Using Scintillation and Water Cherenkov Detectors
我们考虑一个地面阵列的闪烁和水切伦科夫探测器的目的是确定μ子含量的空气簇射。这两种类型的探测器对空气簇射的成分的不同响应特性提供了一种推断它们的相对贡献的方法。我们使用一个详细的模拟来估计参数的影响，如闪烁探测器的大小，在确定的μ子组件的大小。
2012-08-10 astro-ph.HE
Prospects for determining air shower characteristics through geosynchrotron emission arrival times
使用模拟的地球同步辐射从广泛的空气淋浴，我们提出了一个关系的形状的地球同步辐射前的观察者的距离最大的空气淋浴。通过分析无线电脉冲在几个无线电天线在一个空气簇射阵列的相对到达时间，这个关系可以用来估计深度的最大的广泛的空气簇射，如果它的影响位置是已知的，允许估计初级粒子的种类。反之亦然，如果有最大深度的外部估计，则该关系提供了对簇射核心的撞击位置的估计。在实际情况下，当到簇射核的距离不超过7 km时，该方法提供的重建不确定性降至30 g/cm ^2。该方法要求高精度地知道波达方向。
2010-04-05 astro-ph.HE
Measurements of the Cosmic Ray Composition with Air Shower Experiments
在本文中，我们审查的空气簇射数据有关的质量组成的宇宙射线以上10 $^{15}$ eV。在解释了空气簇射观测值与宇宙射线的初始质量和能量之间的基本关系之后，我们介绍了用表面探测器研究宇宙射线成分的不同方法和结果。此外，我们还讨论了非成像切伦科夫探测器和荧光望远镜的空气簇射的纵向发展的测量。这些实验结果的解释，在初级质量是非常容易受到理论的不确定性的强子相互作用的空气簇射。然而，我们试图计算对数质量的数据使用不同的强子相互作用模型，并研究其能量依赖性从10 $^{15}$到10 $^{20}$ eV。
2012-02-19 astro-ph.HE
A Two-Component Lateral Distribution Function for the Reconstruction of Air-Shower Events in IceTop
本文提出一种双分量横向分布函数，用于IceTop探测器逐事件估计空气簇射中的低能μ子，并评估其重建性能。
2023-09-01 astro-ph.HE
Status of Air Shower Simulations
综述了大范围空气簇射（EAS）模拟方法的现状。数值和蒙特卡罗方法相结合的EAS发展的描述的优势进行了讨论。简要介绍了宇宙线相互作用模型的物理内容，并将其预测结果与第一个大型强子对撞机数据进行了比较。最后，分析了与“脚踝”能量处宇宙线成分有关的一些悬而未决的问题。
2010-10-07 astro-ph.HE
Simulation of the Radiation Energy Release in Air Showers
使用CoREAS模拟代码对大范围空气簇射以MHz辐射形式释放的能量进行了模拟研究。我们开发了一种有效的方法来提取这种辐射能量的空气簇射模拟。我们确定的辐射能量释放的纵向剖面，并比较它的能量沉积的纵向剖面的电磁组件的空气簇射。我们发现，校正的地磁发射的几何依赖性的辐射能量的尺度二次与空气簇射的电磁分量中的能量的二阶依赖于大气密度的簇射发展的最大值的位置$X_\mathrm{max}$。在无法获得$X_\mathrm{max}$的测量中，可以使用空气簇射的入射方向的天顶角来近似这种二阶相关性，而精度只有很小的恶化。这种方法的结果是在一个内在的不确定性为4%的电磁簇射能量，这是远远低于目前的实验不确定性。
2016-09-19 astro-ph.HE
REAS3: Monte Carlo simulations of radio emission from cosmic ray air showers using an "end-point" formalism
近年来，用于模拟宇宙射线空气簇射的无线电发射的可免费获得的蒙特卡罗代码REAS已经发展到包括空气簇射物理的全部复杂性。然而，在REAS 2和所有其他时域模型中，通过叠加单个空气簇射电子和正电子的辐射来计算无线电发射，对发射贡献的计算并不完全一致。在这篇文章中，我们提出了一个修订后的实施REAS 3，它结合了丢失的无线电发射由于带电粒子的数量的变化，在空气簇射演化过程中使用的“端点形式主义”。随着这些发射贡献的列入，模拟的无线电脉冲的结构从单极到双极的变化，和方位角的发射模式变得几乎对称。剩余的不对称性可以通过无线电发射来解释，无线电发射是由于空气簇射中的净电荷过剩的变化而引起的，这在新的实施中被自动考虑在内。REAS 3构成了第一个基于单粒子发射的自洽时域实现，考虑了空气簇射物理的全部复杂性，并免费提供给所有感兴趣的用户。
2010-10-26 astro-ph.HE
The Relation Between Charged Particles and Muons With Threshold Energy 1 GeV in Extensive Air Showers Registered at the Yakutsk EAS Array
分析了EAS中μ子分量的特性及其涨落。这项分析的目的-将实验数据与在质子和铁核的各种强子相互作用模型框架内获得的计算结果进行比较，并估计超高能区宇宙射线的质量组成。
2010-10-06 astro-ph.HE
Enhancement of the radar signal of air showers due to time compression
我们调查的可行性检测广泛的空气阵雨的雷达技术在小于$\sim 25^\circ$的视角到阵雨轴。考虑到双基地雷达设置和淋浴的几何形状，其中接收器指向到达的淋浴，我们模拟反射的无线电波关闭的短寿命的等离子体产生的高能量的淋浴粒子在空气中。使用汤姆逊散射截面的无线电波和相干求和的贡献的反射无线电波的体积的等离子体盘，我们得到的时间演变的信号。分析了雷达回波的功率谱密度和接收功率。基于所获得的结果，我们讨论了可能的模式的雷达探测广泛的空气阵雨。
2013-10-02 astro-ph.HE
Study of High pT Muons in IceCube
在宇宙线空气簇射中，通过重夸克的半轻子衰变和高pT的K介子和π介子的衰变，产生了具有高横动量（pT）的μ子。这些高p_T μ子与簇射芯μ子束有很大的横向间距。IceCube非常适合于高p_T μ子的探测。表面簇射阵可以确定宇宙线空气簇射的能量、核心位置和方向，而冰内簇射阵可以重建高p_T μ子的能量和方向。这使得可以在大于150米的距离处测量退相干函数（横向分离光谱）。μ子p_T可以从μ子能量（通过dE/dx测量）和横向间隔来确定。高p_T μ子谱也可以在微扰QCD框架下计算，该谱对宇宙线成分敏感。
2009-09-01 astro-ph.HE
Air Shower Simulation and Hadronic Interactions
强子相互作用和空气簇射模拟工作组的这份报告的目的是概述该领域的现状，强调未决问题和不同实验的相关结果的比较。结果表明，广泛的空气簇射和相应的强子相互作用的一个近似的整体的理解已经达到。模拟提供了一个定性的描述，大量的空气簇射观测。然而，当纵向簇射轮廓的测量值之间的相关性相比，在地面上的横向粒子分布发现离散。该报告最后列出了一系列重要问题，这些问题应该得到解决，以便在理解强子相互作用方面取得进展，从而提高空气簇射模拟的可靠性。
2013-06-25 astro-ph.HE
Coherent transition radiation from the geomagnetically-induced current in cosmic-ray air showers: Implications for the anomalous events observed by ANITA
我们表明，相干跃迁辐射的电中性横向地磁电流（CTR-GM）在宇宙线的空气簇射提供了一个自然的，标准模型，解释最近的“邪恶”的事件所观察到的ANITA探测器。我们证明，天顶角小于约70度，结合高表面海拔，列入CTR-GM可以显着改变宇宙射线空气簇射发射的电场。因此，CTR-GM必须包括在无线电发射模型中，以提供穿越电介质边界的高能宇宙射线空气簇射的无线电发射的完整描述。
2019-07-26 astro-ph.HE
On the Combined Analysis of Muon Shower Size and Depth of Shower Maximum
超高能宇宙射线的质量组成可以从簇射极大深度和μ子簇射大小的分布来研究。在这里，我们详细研究了平均μ子簇射大小对簇射极大值深度的依赖关系。质子和铁核引起的空气簇射模拟强子相互作用的两个模型已经调整与大型强子对撞机的数据（运行I-II）。所产生的空气簇射相结合，以获得各种类型的质量组成的初级束。我们研究了平均μ子簇射大小对簇射最大深度的函数依赖关系的形状及其对组合物混合物的依赖关系。拟合这种依赖关系，我们可以得到初级分数和μ子重标度因子，其统计不确定性为百分之几。当考虑不同模型时，重建的初级分数之间的差异小于20%。两个模型之间的μ子簇射大小的差异被观察到约为6%。
2015-09-17 astro-ph.HE astro-ph.IM
Muon lateral distribution function of extensive air showers: results of the Sydney University Giant Air-shower Recorder versus modern Monte-Carlo simulations
悉尼大学的巨型空气簇射记录仪（SUGAR）用一组独特的μ子探测器测量了大量空气簇射的μ子成分。SUGAR数据使我们能够重建μ介子密度对距离簇射轴的距离的经验依赖性，即横向分布函数（LDF）。我们将这个函数的形状与强子相互作用模型QGSJET-II-04和EPOS-LHC在10^17.6 - 10^18.6 eV能量范围内的预测进行了比较。我们发现观测数据和模拟之间的差异：观测到的μ子密度下降更快的核心距离的增加比它在模拟中预测。这一观察可能是重要的解释能量依赖的差异，在模拟和观察到的空气淋浴中的μ子的数量，被称为“μ子过剩”。
2022-04-06 astro-ph.HE hep-ph
Probing the energy spectrum of hadrons in proton air interactions at ultrahigh energies through the fluctuations of the muon content of extensive air showers
我们证明了广泛的空气簇射的μ介子含量的波动与超高能宇宙射线的第一次相互作用的变量的波动相关，这是从维持强子级联的强子所携带的能量的分数计算的。阵雨发展的后续阶段的影响被发现发挥了次主导作用。因此，μ子含量的“从”到"簇射“分布是对超过100 TeV质心能量的相互作用的强子能谱的直接探测。
2018-07-12 astro-ph.HE hep-ph
A model for the transport of muons in extensive air showers
在这篇文章中，我们确定的关键因素，管理的传播μ子从生产广泛的空气淋浴地面。我们描述了一个模型，基于简单的假设，传播的μ子从几个相关的分布在生产。我们比较结果的地面分布给出了一个完整的空气簇射蒙特卡罗。这项研究的动机是需要建模的μ子组件在广泛的空气淋浴的实验重建其分布在生产的目标，这作为一个足迹的强子级联。
2012-09-28 astro-ph.HE hep-ph
Measurement of the Muon content of Extensive Air Showers with the Pierre Auger Observatory
本文介绍了皮埃尔俄歇合作组开发的几种方法，用于估算在表面切伦科夫探测器上观测到的大范围空气簇射的μ子分量。从数据中得出的结果表明，目前的强子相互作用模型预测的超高能μ子赤字。
2015-05-20 astro-ph.HE hep-ex
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
Universality of the muon component of extensive air showers
在广泛的空气簇射实验中，在给定位置穿过探测器的μ子的数量，以及它们的到达时间，到达方向和能量，由与簇射的强子核心相关的更基本的三维分布决定。介子是在强子级联中介子衰变后在大气层高处产生的。μ子的产生深度、能量和横动量的分布足以完全预测在任何特定观测条件下的空气簇射的μ子分量。通过使用最先进的强子相互作用模型的空气簇射模拟，上述分布在生产分析作为天顶角，初级质量和强子相互作用模型的函数，和他们的普遍性水平进行了研究和评估，在详尽的方式为第一次。
2023-03-06 astro-ph.HE hep-ph
Computing mean logarithmic mass from muon counts in air shower experiments
我讨论了转换的μ子计数的空气簇射，这是可观察到的实验，到平均对数质量，一个重要的变量来表达的质量组成的宇宙射线。簇射发展中的随机波动和μ子采样的统计波动可以微妙地使转换产生偏差。一个中心的主题是，μ介子数的对数的平均值是不相同的对数的平均值。它是如何影响在实践中的转换进行讨论。简单的分析公式来量化和纠正这种偏差，这是适用于任何类型的实验。
2018-08-16 astro-ph.HE astro-ph.IM
Effects of massive photons from the dark sector on the muon content in extensive air showers
最近的天体物理观测卫星实验测量的轻子过剩的启发下，我们考虑了一些一般模型的黑暗部门的μ子生产广泛的空气淋浴的影响。我们提出了一个紧凑的近似表达式的一个大质量的光子从一个电子的韧致辐射，并使用它在蒙特卡罗模拟估计的数量弱相互作用的光子类大质量粒子，可以产生在一个广泛的空气淋浴。我们发现，由此产生的μ子生产是由许多数量级低于平均μ子计数在淋浴，因此无法观察到。
2013-07-15 astro-ph.HE hep-ph
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
On the muon scale of air showers and its application to the AGASA data
最近，几个实验报告了一个μ子赤字的空气簇射模拟的数据。这个问题可以研究使用的估计，量化的相对μ介子含量的数据相对于质子和铁蒙特卡罗空气簇射模拟。我们分析两个估计。第一个，基于μ子含量的平均值的对数，是建立从实验的考虑。它非常适合比较不同实验的结果，因为它与检测器分辨率无关。第二个估计是基于μ子含量的对数的平均值，这意味着它取决于湍流到阵雨的波动。它通过Heitler-Matthews模型与平均对数质量$\left \langle \ln A \right \rangle$相关。我们研究了典型试验中已知和未知情况下估计量的性质及其偏差。此外，我们研究了这些影响的μ子密度测量$1000\,$米从簇射轴获得的明野巨型空气簇射阵列（AGASA）。最后，我们报告的相对μ介子含量的AGASA数据，支持μ介子赤字模拟的估计。这些估计构成了在最高能量的空气簇射的μ介子含量的宝贵的额外信息。
2021-08-10 astro-ph.HE hep-ex
Radio signal correlation at 32 MHz with extensive air showers parameters
本文给出了无线电信号与空气簇射参数的相关性：簇射能量E0和最大深度Xmax。结果表明，从空气簇射的射电辐射测量中，可以得到单个簇射参数和宇宙射线的质量组成。本文还导出了计算空气簇射能量的一般公式。
2014-12-24 astro-ph.HE astro-ph.IM
Measuring the Muon Content of Air Showers with IceTop
IceTop是IceCube探测器的表面组件，已被用于测量1.58 PeV和1.26 EeV之间的宇宙线原色的能谱。它也可以用来研究低能μ子在空气簇射中的观察距离（> 300米）从簇射轴。我们将显示μ子横向分布函数在大的横向距离与冰顶测量，并讨论这种测量的影响。我们还讨论了低能量μ子研究与冰顶的前景。
2015-01-14 astro-ph.HE astro-ph.IM
Air shower genealogy for muon production
在最高能量下对广泛的空气簇射的μ子含量的测量显示出与模拟的差异，其差异大到质子和铁之间的差异。这个所谓的μ介子之谜通常归因于对簇射发展中的强子相互作用缺乏了解。此外，对μ介子数波动的测量表明，这种差异可能是级联中所有能量相互作用的累积效应。空气簇射模拟代码CORSIKA 8的一个功能允许我们访问所有前几代的末态μ子，直到第一次相互作用。用这种技术，我们研究的相互作用发生在任何中间阶段的级联μ子取决于他们的横向距离的定量方式的影响，并比较我们的结果与海特勒-马修斯模型的预测。
2021-08-24 astro-ph.HE hep-ph
Muon content of extensive air showers: comparison of the energy spectra obtained by the Sydney University Giant Air-shower Recorder and by the Pierre Auger Observatory
悉尼大学的巨型空气簇射记录仪（SUGAR）测量了超高能宇宙射线的能谱，这些射线是根据μ子探测器的读数重建的，而皮埃尔·俄歇天文台（Pierre Auger Observatory）观测同一个南方天空，使用荧光量热法来达到同样的目的。比较它们的两个光谱，使我们能够重建的经验依赖性的介子的数量在簇射的初级能量之间的能量$10^{17}$和$10^{18.5}$ eV。我们比较了这种依赖性与强子相互作用模型\mbox{QGSJET-II-04}和\mbox{EPOS-LHC}的预测。经验确定的μ介子的数量与能量高于0.75 GeV超过模拟的因素$\sim$ 1.67和$\sim$ 1.28 $10^{17}$ eV质子和铁原色，分别。μ子过剩随着初级能量适度增长，对于$10^{18.5}$ eV初级，增加了一个额外的$\sim 1.2$因子。
2018-07-08 astro-ph.HE hep-ph
Restoration of azimuthal symmetry of muon densities in extended air showers
在地面，倾斜的广泛空气簇射（EAS）中μ子的方位分布是不对称的，这主要是由于几何效应。几个EAS观测敏感的初级粒子质量，构建后映射的次级粒子的密度从地平面到簇射平面（垂直于簇射轴）。一个简单的正交投影的μ子坐标到这个平面上扭曲的方位角对称的簇射平面。使用CORSIKA模拟，我们通过将每个μ子投影到其入射方向的法向平面上来校正这种失真，同时考虑到衰减概率。我们发现，除了恢复方位角对称的介子密度周围的簇射轴，应用这个程序有显着的影响重建的分布的介子生产深度和它的最大值，$X_{\rm max}^μ$，这是一个EAS观察到的初级粒子质量敏感。我们的研究结果定性地表明，不包括它在重建过程中的$X_{\rm max}^μ$可能会引入一个偏差的结果，通过分析实际数据的基础上，蒙特卡罗模拟。
2020-04-09 astro-ph.HE hep-ex
High energy muons in extensive air showers
$ν$望远镜可以观测到大范围空气簇射中非常高能量的μ子的产生，并且对初级宇宙线的组成很敏感。在这里，我们讨论了这些μ子的五种不同的来源：π介子和K介子衰变;粲强子衰变;无味介子的罕见衰变;光子转换成μ子对;光子转换成$J/ψ$矢量介子衰变成μ子。我们求解了$10^{10.5}$ GeV质子初级的级联方程，发现原味介子和γ转换是$E\ge 10^{8.5}$ GeV μ子的两个主要来源，而粲衰变在$10^{5.5}\,{\rm GeV}< E< 10^{8.5}\,{\rm GeV}$占主导地位。在倾斜事件中，其中一个μ子可能会在表面附近沉积很大一部分能量，这意味着簇射的纵向分布和μ子与地面电子计数的波动。特别是，我们表明，1出6质子阵雨的$10^{10.5}$ GeV包括一个$E>10^6$ GeV的沉积在500克/厘米$^2$，而只有在1出330阵雨，它是$10^7$ GeV以上。我们还表明，在质子、铁或光子簇射中，高能μ子的产生是非常不同的（例如，转换$γ\to μ^+ μ^-$是光子簇射中$E\ge 10^4$ GeV μ子的主要来源）。最后，我们使用蒙特卡罗模拟来讨论我们的结果的有效性。
2020-01-29 astro-ph.HE hep-ph
Sibyll$^\bigstar$: ad-hoc modifications for an improved description of muon data in extensive air showers
本研究针对超高能宇宙线空气簇射模拟中μ子含量与实验数据不符的问题，通过特设修改Sibyll 2.3d事件的末态以增加重子、$ρ^0$和奇异粒子的产生，发现这些修改能改善模拟与观测的μ子含量的匹配度，但需进一步研究以确认其物理现实性。
2023-09-11 astro-ph.HE hep-ph
The radio emission pattern of air showers as measured with LOFAR - a tool for the reconstruction of the energy and the shower maximum
用低频阵列（LOFAR）对空气簇射的射电辐射图进行了精细采样。使用一组382个测量的空气簇射来测试脉冲功率分布的快速分析参数化。使用这个参数化，我们能够重建的簇射轴，并给出估计的能量的空气簇射以及距离的簇射最大值。
2015-04-13 astro-ph.HE astro-ph.IM
Content of muons in extensive air showers measured by Yakutsk array
研究了雅库茨克阵列记录的大范围空气簇射中μ子的横向分布。分析涵盖了两个观测时期：2018年之前和2020年之后，当时完成了具有1-GeV阈值的μ子探测器的修订。μ介子密度的测量值进行了比较的框架内得到的两个强子相互作用模型的计算结果。在$10^{18}$ eV以上的能量范围内，观察到质子组成初级宇宙射线的最佳一致性。
2023-01-28 astro-ph.HE hep-ex
Radio Detection of Horizontal Extensive Air Showers with AERA
AERA是位于阿根廷马拉圭的Pierre Auger天文台的Auger工程无线电阵列，测量30-80 MHz频率范围内广泛空气簇射的无线电发射，并针对高达60 $^{\circ}$天顶距的空气簇射进行了优化检测。在这方面的贡献的动机，状态，并与AERA水平的空气淋浴分析的第一个结果将被提交。
2015-09-28 astro-ph.HE astro-ph.IM
Enhancing the cosmic-ray mass sensitivity of air-shower arrays by combining radio and muon detectors
空气簇射的μ子和电磁成分对初级宇宙粒子的质量很敏感。这些成分的大小可以用地面上的粒子探测器来测量，电磁成分也可以通过其在大气中的无线电发射来间接测量。对于非常倾斜的簇射，电磁粒子不会到达地面。相反，大气对无线电辐射是透明的，其在地面上的足迹随着天顶角的增加而增加。因此，无线电技术提供了一个可靠的检测在整个范围内的天顶角，特别是倾斜阵雨。在这项工作中，结合的无线电发射的介子的质量灵敏度进行了研究的情况下，使用CORSIKA蒙特卡罗模拟的EeV的能量范围内的阵雨的皮埃尔俄歇天文台的网站。它示出，无线电μ子组合具有优越的质量分离能力，特别是倾斜的淋浴，相比，建立质量可观的，如μ子和电子的组合或淋浴最大值Xmax。精确测量超高能宇宙射线的能量依赖质量组成对于了解其仍然未知的起源至关重要。因此，μ介子和无线电探测器的组合可以提高未来空气簇射阵列的科学性能，并为现有阵列提供一个有希望的升级选择。
2019-05-04 astro-ph.HE astro-ph.IM
