Cosmogenic neutrinos from FRII galaxies as potential origin of the ultra-high-energy KM3-230213A event
Université Paris Cité（巴黎西岱大学）；CNRS, Laboratoire Astroparticule et Cosmologie（法国国家科学研究中心，粒子与宇宙学实验室）；Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学天文学研究所）
本研究探讨FRII型射电星系瓣加速的UHECR产生的宇宙成因中微子能否解释超高能中微子事件KM3-230213A，通过数值模拟验证其可行性，为该事件起源提供潜在解释并展望多信使观测的研究方向。
2026-08-18 astro-ph.HE
Ultrahigh-Energy Cosmic Ray Production by Turbulence in Gamma-Ray Burst Jets and Cosmogenic Neutrinos
提出了一种新的在伽马射线暴喷流中产生超高能宇宙线的模型。在瞬发γ射线辐射之后，在余辉相或余辉相之前，在伽玛暴喷流中激发出流体动力学湍流。温和的相对论性湍流随机加速质子。加速率比通常的一阶冲击加速率慢得多，但在这种情况下，它可以是能量无关的。由此产生的UHECR光谱是如此坚硬，以至于体能量集中在最高能量范围内，导致对$\sim 10^{53.5}~\mbox{erg}~\mbox{s}^{-1}$的典型宇宙射线光度的中等要求。在这个模型中，二次γ射线和中微子的排放所引发的E2离子的生产显着抑制。尽管注射时的UHECR光谱显示出弯曲特征，但这与观察到的UHECR光谱形状不冲突。宇宙成因中微子谱在$10^{17}$ - $10^{18}$ eV范围内变得明显困难，这可能会被未来的观测所验证。
2016-07-09 astro-ph.HE
Gamma-Ray Constraints on Maximum Cosmogenic Neutrino Fluxes and UHECR Source Evolution Models
倾角模型假设10 $^{18}$ eV以上的超高能宇宙射线（UHECR）仅由质子组成，并且与HiRes测量的光谱和成分一致。在这里，我们提出的宇宙成因中微子通量的范围内的倾角模型，这是兼容的河外甚高能量（VHE）的伽马射线扩散背景来自2.5年的费米/LAT数据的最近确定。我们表明，在倾角模型预测的最大通量将检测IceCube在约10年的观测和ARA项目的几年的观测范围内。在不完全的UHECR模型中，质子被假定只在10 $^{19}$ eV以上占主导地位，宇宙成因中微子通量可能是2或3倍。在这些能量下，UHECR中任何一部分较重的核都会减少最大宇宙成因中微子通量。我们还考虑了特殊的演化模型，其中UHECR源被假定为具有相同的演化，无论是恒星形成率（SFR），或伽马射线暴（GRB）率，或在宇宙中的活动星系核（AGN）率，并发现后两个是不利的（和在倾角模型拒绝）由新的VHE伽玛射线背景。
2011-07-08 astro-ph.CO astro-ph.HE
Cosmogenic Neutrino Point Source and KM3-230213A
本文研究瞬变超高能宇宙线源产生的宇宙成因中微子点源性质，指出其角范围通常为亚度量级且早期通量可超过弥漫背景，并论证 KM3-230213A 事件可能来自附近瞬变 CN 源而非弥漫发射。
2025-07-18 astro-ph.HE
Secondary neutrino and gamma-ray fluxes from SimProp and CRPropa
河外空间中的超高能宇宙射线（UHECR）与宇宙微波背景（CMB）和河外背景光（EBL）中的光子相互作用可以产生高能中微子和光子。UHECR传播的模拟需要关于物理量的知识，例如EBL和光致蜕变截面的光谱。这些假设，以及在代码中使用的近似，可能会影响计算的UHECR光谱和成分，以及相关的宇宙成因中微子和光子通量。在我们之前的工作中，我们研究了这些不确定性对UHECR光谱和成分的影响，在这里，我们使用蒙特卡罗代码CRPropa和SimProp，在各种天体物理场景中，对中微子通量和光子，电子和正电子的产生率进行量化。我们发现，宇宙成因中微子是更敏感的选择EBL模型比UHECR，而整体宇宙成因伽马射线的产生率是相对独立的传播细节。我们还发现显着的差异中微子通量预测的最新版本的CRPropa和SimProp，并讨论其原因和可能的改进，在未来版本的代码。
2019-04-18 astro-ph.HE
Bayesian Inference Constraints on Astrophysical Production of Ultra-high Energy Cosmic Rays and Cosmogenic Neutrino Flux Predictions
能量为$\gg10^{15}$ eV的地外中微子流有可能作为高能宇宙的宇宙学探测器以及基本粒子相互作用的测试。宇宙成因中微子是由超高能宇宙射线（UHECR）与宇宙光子背景相互作用产生的，被认为是一种有保证的通量。然而，预期的中微子通量取决于最高能量的UHECR的组成;与较轻的核和质子相比，较重的核导致较低的中微子通量。本研究的目的是估计宇宙成因中微子光谱的范围与最近的宇宙射线光谱和成分数据使用一个完全推断贝叶斯方法相一致。这项研究假设了一系列与天体物理源、宇宙射线的通量和成分以及探测器系统不确定性相一致的源分布。应用于这项研究的技术是使用仿射不变的马尔可夫链蒙特卡罗，这是一个有效的贝叶斯推断工具，用于表征多维参数空间及其相关性。
2018-05-03 astro-ph.HE
Cosmogenic Neutrinos Challenge the Cosmic Ray Proton Dip Model
超高能宇宙射线（UHECR）的起源和组成仍然是一个谜。质子浸渍模型描述了它们在$10^9$ GeV以上能量范围内的光谱形状，通过对产生和与宇宙微波背景的光强子相互作用。光强子相互作用也产生宇宙成因中微子，峰值在$10^9$ GeV附近。我们测试这个模型是否仍然是可行的，根据最近的UHECR光谱测量从望远镜阵列实验，和上限宇宙成因中微子流量从冰立方。虽然两个参数的拟合已经提出，我们进行了全面扫描的三个主要的物理模型参数：源红移的演变，注入质子的最大能量，光谱指数。我们发现定性不同的结论相比，早期的两个参数在文献中的拟合：一个温和的偏好，而不是Greisen-Zatsepin-Kuzmin（GZK）截止，硬注入光谱的最大能量截止源，和强大的源演化。预测宇宙成因中微子流量超过冰立方限制的任何参数组合。结果表明，质子浸渍模型在大于95% C. L.这是强有力的证据，对这个模型独立的质量组成测量。
2016-07-15 astro-ph.HE
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
Probing the Extragalactic Cosmic Rays origin with gamma-ray and neutrino backgrounds
GeV-TeV的γ射线和PeV-EeV的中微子背景提供了一个独特的窗口的超高能宇宙射线（UHECR）的性质。我们讨论了最近的费米-LAT数据的河外伽玛射线背景（EGB）和相关的估计点源的贡献，以及冰立方中微子数据的起源的UHECR的影响。我们计算宇宙成因的$γ$ -射线和中微子产生的UHECR的扩散通量，并推导出可能的宇宙学演化的UHECR源的约束。特别是，我们表明，在\citet{Globus2015b}中考虑的混合组合物的情况下，这是在协议（i）俄歇测量的能谱和组成的最高能量和（ii）脚踝状的功能，在光组件中检测到的卡斯卡德-格兰德，是兼容的费米-LAT测量和与当前的IceCube限制。我们还讨论了未来实验的可能性，以检测相关的宇宙成因中微子和进一步限制的UHECR模型，包括可能的次主导UHECR质子源。
2017-04-03 astro-ph.HE
Cosmogenic gamma-ray and neutrino fluxes from blazars associated with IceCube events
耀变体构成了河外$γ$射线源的绝大多数。它们也可以贡献冰立方探测到的相当大一部分弥漫的天体物理中微子。在过去的几年里，冰立方的实时警报系统导致了对可能来自天体物理学的极高能量中微子事件的多波长跟踪。这些中微子事件与$γ$射线耀变体的高活性状态在空间和时间上的巧合可以提供一个独特的机会来破译相对论喷流中的宇宙射线相互作用。假设耀变体将宇宙射线加速到高能（$E>10^{17}$ eV），我们计算了与冰立方中微子事件相关的四个耀变体对视线宇宙成因$γ$射线和中微子通量的“保证”贡献。即将到来的$γ$射线成像望远镜（如CTA）和/或计划中的中微子探测器（如IceCube-Gen 2）对这些通量的探测可能会导致超高能宇宙射线（UHECR）源的第一个直接签名。我们发现，探测来自耀变体TXS~0506+056、PKS~1502+106和GB 6 ~J1040+0617的宇宙成因中微子流需要UHECR光度$\gtrsim 10$乘以由冰立方事件推断的中微子光度。如果UHECR的光度是由冰立方事件推断的中微子光度的$\gtrsim 10$倍，那么Blazar TXS~0506+056、3 HSP ~J095507.9+355101和GB 6 ~J1040+0617都可以被CTA探测到。考虑到它们相对较低的红移和总能量，TXS~0506+056和3 HSP ~J095507.9+355101应该是即将…
2022-01-25 astro-ph.HE
Cosmogenic Origin of KM3-230213A: Delayed Gamma-Ray Emission from A Cosmic-Ray Transient
Raman Research Institute（拉曼研究所）；University of Florida（佛罗里达大学）
研究通过延迟伽马射线发射揭示KM3-230213A的宇宙起源，探讨宇宙射线暂现体与宇宙背景辐射的相互作用及多TeV伽马射线的探测。
2025-12-30 astro-ph.HE
Testing Narrow-jet Gamma-Ray Bursts as Sources of Ultrahigh-Energy Cosmic Rays
University of Florida（佛罗里达大学）；University of Johannesburg（约翰内斯堡大学）；The George Washington University（乔治华盛顿大学）；National Institute for Theoretical and Computational Sciences (NITheCS)（国家理论与计算科学研究所）；U.S. Naval Research Laboratory（美国海军研究实验室）
本研究通过三种源演化模型拟合观测数据，发现本地窄喷流GRB种群可解释最高能UHECR通量，且不违反多信使约束，其重子加载因子约为10。
2026-08-28 astro-ph.HE
Implications of a Cosmogenic Origin of KM3-230213A for Ultra-High-Energy Protons
Khalifa University of Science and Technology（哈利法科学技术大学）；Norwegian University of Science and Technology (NTNU)（挪威科技大学）
通过解释KM3NeT观测到的中微子事件KM3-230213A为宇宙成因，结合多信使约束对UHECR源参数进行最佳拟合，发现该事件单独探测要求强演化的UHE质子源（如高亮度活动星系核），但加入Auger和IceCube的零观测则排除这种强演化，且UHECR中质子比例在20 EeV处约为20%。
2026-05-22 astro-ph.HE
Cosmogenic photon and neutrino fluxes in the Auger era
超高能宇宙射线（UHECR）与普适光子场的相互作用，在星系际介质中发生光强过程和光核过程，产生相应的宇宙成因中微子和光子通量。我们执行一个适合的UHECR光谱和组成测量的皮埃尔俄歇天文台的四个源发射率的情况下：幂律红移依赖一个自由参数，活动星系核，伽马射线暴，和恒星形成的历史。我们表明，负源发射率的演变是有利的，如果我们把源的演变作为一个自由参数。在所有情况下，获得最佳拟合相对较硬的光谱指数和低的最大刚度，在注射由中间核（氮和硅基团）为主的组合物。根据这些结果，我们计算了中微子和光子的关联通量。最后，我们讨论了未来一代高能中微子和伽马射线观测站的前景，以限制UHECR的来源。
2019-01-03 astro-ph.CO astro-ph.HE
Testing Lorentz invariance violation using cosmogenic neutrinos
INFN - Laboratori Nazionali del Gran Sasso（意大利国家核物理研究所-大萨索国家实验室）
通过模拟宇宙射线产生中微子，研究洛伦兹不变性破坏对中微子传播的影响，并提出约束其破坏尺度的方法。
2023-10-05 astro-ph.HE hep-ph
Cosmogenic neutrino fluxes under the effect of active-sterile secret interactions
超高能宇宙成因中微子可能是一个独特的机会，揭示可能的新的物理相互作用，一旦仅限于中微子部门。在本文中，我们研究了一个秘密的积极的不育的相互作用，介导的赝标量，宇宙成因中微子的预期流量的可观察到的效果。结果表明，对于质量为数百MeV的不育中微子和赝标量，必须逃避宇宙学，天体物理学和基本粒子的约束，这种新的相互作用的存在下，可以显着改变宇宙成因中微子在地球上的能量范围从PeV到ZeV的能谱。有趣的是，如果标量介质质量在250 MeV左右，并且UHECR由质子分量主导，则在GRAND装置上可以检测到光谱的失真。更大的介质质量或由更重的原子核主导的UHECR的化学成分将需要更大的宇宙射线设备，这在未来可能是可用的。
2020-05-12 astro-ph.HE hep-ph
Constraints on the origin of ultra-high-energy cosmic rays from cosmogenic neutrinos and photons
我们研究了超高能宇宙射线（UHECR）在河外传播过程中宇宙成因中微子和光子的产生。对于广泛的模型在宇宙学演化的源光度，成分和最大能量，我们计算宇宙成因秒的预期流量归一化我们的宇宙射线输出实验光谱和比较GeV-TeV的伽玛射线的扩散通量的费米卫星测量的实验之一。这些模型中的大多数都为目前的实验（如IceCube或Pierre Auger）提供了显着的中微子通量。此外，我们讨论的可能性签署UHE质子源的存在，无论是在宇宙射线视界内或外使用中微子或光子观测，即使宇宙射线的组成变得更重的最高能量。我们讨论了可能的限制，可能带来的UHECR起源从不同的信使和能量范围。
2011-11-15 astro-ph.HE hep-ph
A new view on Auger data and cosmogenic neutrinos in light of different nuclear disintegration and air-shower models
我们研究了皮埃尔俄歇天文台的超高能宇宙线（UHECR）数据的潜在加速器候选人和宇宙成因中微子通量的核衰变和空气簇射模型的不同组合的影响。我们利用最新的光谱和质量组成数据（2017年），使用一种新的计算效率非常高的模拟代码PriNCe。我们扩展了最初由Pierre Auger合作开发的系统框架，并将宇宙源演化作为额外的自由参数。在这个框架中，广义UHECR加速器的合奏的特点是由一个通用的光谱指数（等于所有注入物种），最大刚度，和五个核元素组的归一化。我们发现，2017年的数据有利于重元素（铁）在源头的贡献较小但有限。我们证明，结果适度依赖于核衰变（PSB，花生，或Talys）模型，更强烈的空气淋浴（EPOS-LHC，Sibyll-2.3，或QGSjet-II-04）模型。这些模型的变化导致不同的源演化和光谱指数，限制了对特定类别宇宙加速器的解释。更好的约束参数包括最大刚度和源处的质量组成。因此，宇宙成因中微子通量可以被稳健地预测，因为它起源于与宇宙红外背景的相互作用，峰值位于$10^8 \, \mathrm{GeV}$。取决于高红移的源演化，在大多数情况下，未来的中微子观测站可能无法获得通量，并且如果不假设源的宇宙学分布，就不能从数据中声称最小的宇宙成因中微子通量。
2019-02-11 astro-ph.HE
Constraints on the proton fraction of cosmic rays at the highest energies and the consequences for cosmogenic neutrinos and photons
本研究结合多信使观测约束，量化最高能段超高能质子的可能占比，分析其对应的宇宙生成中微子与伽马射线流强，为未来多信使观测提供新方向。
2024-03-06 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
UHE neutrino astronomy and neutrino oscillations
$E>10^{17}$ eV的UHE中微子可以由超高能宇宙射线（UHECR）与CMB光子（宇宙成因中微子）相互作用产生，也可以由拓扑缺陷（TD）、超重暗物质（SHDM）和镜像物质等自上而下的源产生。宇宙成因中微子的预测是可靠的，它们的流量可以用数值计算UHECR的观测流量。的通量的下限得到的情况下，纯质子组成的观察到的UHECR。宇宙成因中微子流量的严格上限也是存在的。中微子的最大能量由最大加速能量决定，至少对于冲击波加速来说，最大加速能量预计不会超过$10^{21} - 10^{22}$ eV。自上而下的来源提供了高出几个数量级的中微子能量，这可以被认为是这些模型的特征。振荡在UHE中微子天文学中起着重要的作用。在宇宙成因中微子的产生过程中，$τ$ -中微子不存在，而$\barν_e$中微子被抑制。这些物种，重要的检测，出现在所观察到的通量由于振荡。镜像中微子不能被直接观测到，但由于普通中微子的振荡，它们可以在最高能量下提供最大的中微子通量。
2009-01-11 astro-ph.CO astro-ph.HE
Implications of multiwavelength spectrum on cosmic-ray acceleration in blazar TXS 0506+056
MAGIC合作最近分析了来自$γ$射线耀变体TXS 0506+056的长期多波长活动的数据。2018年12月，它在极高能量（VHE; $E>100$ GeV）$γ$射线带中闪耀，但没有检测到同时发生的中微子事件。我们的模型所观察到的光谱能量分布（SED），使用一个带lepohadronic发射。通过观测到的X射线通量对能量为$E_p \lesssim 0.1$ EeV的质子引发的强子级联产生的次级辐射的限制，估算了中微子通量。我们假设超高能宇宙射线（UHECR; $E\gtrsim0.1$ EeV），具有与低能谱相同的斜率和归一化，在喷流中加速，但有效地逃逸。我们在一个随机的、湍流的河外磁场（EGMF）中传播UHE质子。从喷气轻子发射占主导地位的GeV范围内，而级联发射CR相互作用的喷气大大有助于X射线和VHE范围。来自UHECR的视线宇宙成因$γ$射线在VHE光谱中产生硬化。我们的模型预测的中微子从喷流是一致的7.5年的流量限制IceCube，并显示在MAGIC运动没有变化。因此，我们推断GeV-TeV $γ$ -射线与中微子耀斑之间的相关性是极小的。CR中的光度限制了宇宙成因的$γ$射线通量，这反过来又将EGMF的RMS值限制为$\gtrsim 10^{-5}$ nG。宇宙成因中微子通量低于IceCube-Gen 2 10年观测的探测潜力。VHE $γ$ -射线的可变性应该是由…
2022-10-18 astro-ph.HE
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
Systematic parameter space study for the UHECR origin from GRBs in models with multiple internal shocks
通过描述超高能宇宙射线（UHECR）的谱和成分，并通过研究预测的中微子通量（源中微子和宇宙成因中微子），我们对传统的长持续时间伽马射线暴（GRB）是内激波情景中UHECR的主要来源这一范式进行了仔细的研究。由于它已被证明，堆积搜索天体物理伽玛射线暴中微子强烈约束的参数空间在单区模型，我们专注于多个碰撞的动力学，不同的信使预计来自同一个对象的不同区域。我们提出了一个模型，它可以描述随机和确定性的引擎，我们在一个系统的方式研究。我们发现，伽玛暴确实可以描述的UHECR的各种不同的模型假设具有可比的质量，虽然与以前已知的问题的能量要求，在注射的重质量分数被发现大于70%（95%CL）。我们证明，后dicted（从UHECR数据）中微子通量的来源和UHECR传播确实低于目前的灵敏度，但将达到下一代的实验。最后，我们批判性地审查所需的源能量与本研究中发现的具体例子。
2020-09-10 astro-ph.HE
Probing the Extragalactic Cosmic Rays origin with gamma-ray and neutrino backgrounds
GeV-TeV的γ射线和PeV-EeV的中微子背景提供了一个独特的窗口的超高能宇宙射线（UHECR）的性质。我们讨论了最近的费米-LAT数据的河外伽玛射线背景（EGB）和相关的估计点源的贡献，以及冰立方中微子数据的起源的UHECR的影响。我们计算宇宙成因的$γ$ -射线和中微子在UHECR传播过程中产生的扩散通量，并推导出UHECR源的可能的宇宙学演化的约束。特别是，我们表明，混合成分的情况下，这是在协议（一）俄歇测量的能谱和成分的最高能量和（ii）脚踝状的功能，在光分量中检测到的KASCADE-格兰德，是兼容的费米-LAT测量和与当前的IceCube限制。
2017-07-04 astro-ph.HE
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
Hadronic origin of gamma rays and neutrinos from blazars: Multi-messenger implications and observational constraints
Universidade Estadual de Londrina (UEL)（隆德里纳州立大学）；Universidade Federal de São Carlos (UFSCar)（圣卡洛斯联邦大学）；Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)（巴拉那联邦技术大学）；Universidade Federal da Integração Latino-Americana（拉丁美洲一体化联邦大学）；Universidade Federal do Espírito Santo（圣埃斯皮里图联邦大学）
本研究通过约束四个耀变体的UHECR光度，结合CTAO模拟，发现宇宙成因伽马射线贡献次主导，而中微子辐射提供稳健的强子加速特征，展示了多信使观测的潜力。
2026-09-10 astro-ph.HE
POEMMA: Probe Of Extreme Multi-Messenger Astrophysics
极端多信使天体物理学探测器（POEMMA）飞行任务的目的是利用超高能宇宙射线建立带电粒子天文学，并观测宇宙成因的τ中微子。从空间对UHECR和CTN的研究将使观测到的最高能量UHECR的统计数据以及对一系列UHECR模型的宇宙成因中微子通量的观测数量级增加。这些观测应该解决有史以来观测到的最高能量粒子起源的长期难题，为宇宙中最具活力的环境和事件提供一个新的窗口，同时研究粒子相互作用远远超出加速器能量。CTN的发现将有助于解决UHECR起源之谜，并开始研究超高能中微子性质的天体粒子物理新领域。
2017-08-25 astro-ph.HE astro-ph.IM
Self-confinement of ultra-high-energy nuclei in cosmic filaments: implications for the UHECR spectrum and composition
Gran Sasso Science Institute (GSSI)（格兰萨索科学研究所）；INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS)（意大利国家核物理研究所-格兰萨索国家实验室）
研究探讨了超高能宇宙射线（UHECR）在宇宙丝中的自我约束机制，通过有效漏箱模型分析其谱和成分，并与Auger实验数据对比，预测了宇宙射线生成的中微子和伽马射线背景。
2026-05-14 astro-ph.HE
A search for extremely-high-energy neutrinos with IceCube and implications for the ultra-high-energy cosmic-ray proton fraction
利用IceCube 12.6年数据搜索极高能中微子，未发现信号，给出迄今最严格通量上限，并将能量>30 EeV的UHECR质子占比限制在≲70%，支持重成分结论。
2025-07-10 astro-ph.HE
Cascade photons as test of protons in UHECR
费米LAT测量的高能$γ$射线谱的各向同性分量约束了UHECR的质子分量。最强的限制来自最高的$(580-820)$ GeV能量仓。对质子分量的另一个限制是由冰立方提供的对高能宇宙成因中微子通量的上限。我们研究了这些限制对源性质的影响，如源的演化和分布，它们的能谱和核的混合。我们还研究了各种费米LAT银河前景模型（模型B的限制较少），河外背景光模型的选择和整体正常化的能谱的限制的敏感性。我们认为，$γ$ -射线级联约束比中微子约束更强，而且无论多少质子模型都是可行的。这种模型的基本参数是相对大的$γ_g$和不是很大的$z_{\max}$。允许使用H $e^4$混合物也放宽了限制。然而，我们预见到，未来CTA测量的$γ$ -射线谱在$E_γ\simeq (600 - 800)$ GeV，以及解决更多的个人$γ$ -射线源，可能会排除质子主导的宇宙射线模型。
2016-08-28 astro-ph.HE
Constraining the Emissivity of Ultrahigh Energy Cosmic Rays in the Distant Universe with the Diffuse Gamma-ray Emission
在宇宙学距离上发射的能量大于10 ^19 eV的超高宇宙射线（UHECR）会被宇宙微波和红外背景辐射通过光强过程衰减。如果河外磁场像纳高斯一样强，那么由于扩散，较低能量的河外宇宙射线（~10^18-10^19 eV）在哈勃时间内只能传播小于~Gpc的线性距离。这使得我们无法直接观测到宇宙中的大多数UHECR，因此观测到的UHECR强度仅反映了附近宇宙中数百Mpc范围内的发射率。然而，遥远宇宙中的UHECR通过与宇宙背景光子的相互作用，产生UHE电子和伽马射线，这些电子和伽马射线反过来引发宇宙背景光子的电磁级联。这种次级级联辐射形成了河外扩散GeV-TeV伽马射线辐射的一部分，与原始的UHECR不同，它是可以观测到的。受费米/LAT对河外弥漫伽马射线背景辐射的新测量的启发，我们通过要求它们产生的级联辐射不超过观测水平，获得了遥远宇宙中UHECR发射率的上限。通过与候选UHECR源（如伽玛暴和活动星系核）在高红移下的γ射线发射率的比较，我们发现，所获得的平坦质子谱的上限比伽玛暴中的γ射线发射率大~10^1.5倍，比BL Lac天体中的γ射线发射率小~10倍。在铁核组成的情况下，导出的上限的UHECR发射率是一个因素的3-5倍。进一步得到了宇宙成因中微子通量的鲁棒上限，这是冰立方探测器和下一代探测器JEM-EUSO勉强可以达到的。
2011-07-22 astro-ph.HE
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
Ultrahigh energy cosmic rays and neutrinos from light nuclei composition
高能宇宙射线（UHECR）注入时的重子质量组成及其在传播过程中与宇宙光子背景的相互作用直接决定了地球上的UHECR通量。在这些相互作用中产生的次级中微子和光子是UHECR源的重要天体物理信使。皮埃尔俄歇天文台（PAO）获得的最新数据的建模表明，混合元素组成的UHECR与踝下光谱被解释为不同类别的源比超级踝区域（$> 10^{18.7}$ eV）。在这项工作中，我们得到了两种适合的UHECR谱-一个与一个单一的人口的来源，包括$^1$ H和$^2$他，在能量范围内开始在$\approx 10^{18}$ eV-另一个为代表性的原子核$^1$ H，$^4$他，$^{14}$ N和$^{28}$ Si在注入的混合组合物，其中一个适合是从以上$\approx 10^{18.7}$ eV。在这两种情况下，我们认为源发射率的演变是一个简单的幂律红移。我们测试的H+He组合物的可信度通过改变源属性在很宽的范围内的值和比较的结果，获得的H+He+N+Si组合物，使用蒙特卡罗模拟工具CRPropa 3。二次电子和光子的传播使用宇宙射线传输代码DINT。通过拟合UHECR谱，我们对源谱指数、源演化指数和源总体截止刚度进行了限制。在轻核注入模型下，宇宙成因中微子通量可以进一步限制丰度分数和最大源红移。
2019-04-24 astro-ph.HE
High-Energy Neutrino Emission from Espresso-Reaccelerated Ions in Jets of Active Galactic Nuclei
我们提出了一个自下而上的计算超高能宇宙射线（UHECR）和高能中微子的活动星系核（AGN）的强大喷流产生的流量。通过在3D相对论性磁流体动力学射流模拟中传播测试粒子，包括对亚网格俯仰角散射和由于现实光子场引起的衰减损失的蒙特卡罗处理，我们研究了加速的UHECR的光谱和组成，并估计了在这些源中产生的中微子的量。我们发现，UHECR可能不会受到显着影响的光致蜕变AGN射流的咖啡机制有效地加速粒子，符合俄歇的结果，有利于在最高能量的重组合物。此外，我们还提出了活动星系核喷流中高能中微子通量的估计和上限。特别地，我们发现：i）源中微子可能占宇宙成因中微子的相当大的比例，甚至占主导地位：ii）来自核光致蜕变产生的次级中子β衰变的中微子最终进入IceCube观测到的TeV-PeV带，但几乎不能解释观测到的宇宙成因中微子的通量; iii）通过espresso机制加速的UHECR导致几乎各向同性的中微子发射，这表明附近的射电星系可能更有希望成为潜在的来源。我们讨论了我们的结果，根据多信使天文学和当前/未来的中微子实验。
2023-02-14 astro-ph.HE
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
Constraints on the hosts of UHECR accelerators
高能宇宙射线在加速器周围的相互作用可以自然地解释观测到的UHECR的光谱和成分，包括脚踝以下的质子丰度。我们发现，天体物理性质的UHECR源环境，如温度，大小，和磁场可以约束的UHECR和中微子数据。将其应用于具有简单结构的候选源表明，星暴星系与这些约束是一致的，但星系团可能与它们处于紧张状态。对于活动星系核和伽玛暴这样的多成分系统，结果是指示性的，但需要定制的分析才能得出明确的结论。
2022-12-20 astro-ph.HE
Excitation of the non-resonant streaming instability around sources of Ultra-High Energy Cosmic Rays
Gran Sasso Science Institute (GSSI)（大萨索科学研究所）；INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS)（意大利国家核物理研究院大萨索国家实验室）
研究提出UHECRs通过自生成磁场湍流实现自限制，解释其谱特征及通量抑制。
2025-06-25 astro-ph.HE
Can KM3-230213A be compatible with a cosmogenic origin?
该研究探讨KM3-230213A事件是否可由宇宙成因中微子解释，发现需积分至红移6且质子占次主导，从而约束宇宙加速器并开启新探索窗口。
2025-10-27 astro-ph.HE
Constraining UHECR source models by the TA SD energy spectrum
利用望远镜阵列表面探测器对E > 10 ^18.2 eV的超高能宇宙射线（UHECR）进行了5年的观测，并公布了其能谱。我们在幂律谱中发现了两个转折点，一个是在E = 10^18.66 eV处的平坦化，称为“踝”或“凹陷”，另一个是在E = 10^19.72 eV处的陡峭化。这些谱特征与宇宙线源的分布、注入谱以及在星系间空间传播过程中的能量损失过程有关。我们建立了一个UHECRs源分布和能量损失过程的CMB光子场的模型，计算在地球上可观测的能谱。该模型包括源处的注入能谱、能量损失过程和宇宙线通量随红移的演化。我们考虑了两种情况，即UHECR源均匀分布，或与星系相同的本地宇宙。我们发现，光谱可以很好地拟合模型。我们讨论了由观测数据对模型参数，如注入功率指数和宇宙学演化的约束。
2013-11-06 astro-ph.HE
Isotropy constraints on powerful sources of ultrahigh-energy cosmic rays at $10^{19}$ eV
数值计算了强源产生的超高能宇宙射线（UHECR）到达方向分布的各向异性。我们表明，考虑到银河系磁场，在$\approx 10^{19}$电子伏特的显着各向异性的非检测目前和未来的实验施加一般上限UHECR质子光度稳定源源的函数的红移。上限限制了在局部宇宙中典型稳定源的存在，并限制了$10^{19}$ eV UHECR源的局部密度为$\gtrsim 10^{-3}$ Mpc $^{-3},$，假设平均星系际磁场小于$10^{-9}$ G。该各向同性比在最高能量下测量的更强，可以指示UHECR的瞬态生成。我们的各向异性计算适用于极端高频率峰值BL Lac对象1 ES 0229+200，1 ES 1101-232，和1 ES 0347-121，测试的UHECR诱导级联模型，其中束UHECR质子产生TeV的辐射在运输从源。虽然源周围的磁场结构影响耀变体所需的绝对宇宙射线光度，但银河系周围的磁场结构直接影响观测到的各向异性。如果这两个磁场都足够弱，那么皮埃尔·俄歇天文台应该可以探测到这些耀变体的明显的UHECR各向异性，除非UHECR质子的最大能量远低于$10^{19}$ eV。此外，如果这些是高于$10^{19}$ eV的UHECR的来源，则需要银河系周围的局部磁结构来解释在$\sim 10^{19}$ eV处观察到的各向同性，这可能与UHECR诱导的级联模型在合理的喷流功率下工作的所有星…
2015-12-09 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
Probing UHECR sources - Constraints from cosmic-ray measurements
本文综述了利用俄歇观测站和望远镜阵列的能谱、成分及各向异性测量，对超高能宇宙线源的密度、分布和性质施加约束的最新进展与未解问题。
2025-08-28 astro-ph.HE
The Sensitivity of PUEO to Cosmogenic Neutrinos and Exotic Physics Scenarios
University of Wisconsin, Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）
PUEO将通过高灵敏度探测高能中微子，研究宇宙射线质子成分及超重暗物质衰变或宇宙弦辐射等奇异物理场景。
2026-04-22 astro-ph.HE
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
Explaining the UHECR spectrum, composition and large-scale anisotropies with radio galaxies
射电星系是高能宇宙射线（UHECRs）源的理想候选者。在这项工作中，我们研究，如果严格的约束所施加的偶极和四极各向异性，以及UHECR的频谱和成分允许射电星系是占主导地位的河外宇宙射线源。为了计算单个射电星系发射的UHECR通量，我们使用射电-CR相关和动力学演化模型的信息来约束它们的属性。除了从个人，本地源的UHECR通量，我们包括大部分的非本地射电星系的射电光度分布的基础上发出的漫射通量。通过对源参数在其预期特性范围内的分析，最终确定了能较好地描述UHECR谱、成分和大尺度各向异性的局部源位形。我们得到了很好的描述，所有的数据，即使在这种情况下，我们只包括一小部分的本地来源。特别是，我们发现，像天炉座A和室女座A占主导地位的脚踝以上的流量，而低光度的射电星系贡献了一个各向同性的背景下占主导地位的脚踝，提供了一个很好的适合的数据的情况。
2022-07-05 astro-ph.HE
The Pierre Auger Observatory: review of latest results and perspectives
皮埃尔·俄歇天文台是世界上最大的观测超高能宇宙射线的运行探测系统。该探测器可以详细测量能量范围高于$10^{17}$ eV的初级宇宙射线的能谱、质量组成和到达方向。天文台过去十年收集的数据显示，能量高于$4\times10^{19}$ eV的宇宙线通量受到抑制。然而，目前还不清楚这种抑制是由宇宙射线的传播引起的，还是由其源的能量限制引起的。另一个难题是UHECR的起源。通过研究它们到达方向的分布可以得到一些线索。最近观察到的偶极各向异性的方向，这表明银河系外起源的UHECRs。俄歇表面探测器阵列也对所有味道的超高能中微子和光子的阵雨敏感，天文台提供的最近的中微子和光子限制可以限制宇宙成因中微子生产和UHECR起源的奇异场景的模型，例如超重粒子的衰变。本文介绍了宇宙射线的能谱、质量成分和到达方向的测量结果，并对今后的工作进行了展望。
2018-11-20 astro-ph.HE astro-ph.IM
What can be learnt from UHECR anisotropies observations Paper III: Update with new data and Galactic magnetic fields models
Université Paris Cité（巴黎西岱大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）
本文研究了超高能宇宙射线各向异性观测的含义，评估其对源起源和参数的约束，并结合新数据和银河磁场模型进行分析。
2026-01-12 astro-ph.HE
Implications of gamma-ray observations on proton models of UHECR
超高能宇宙射线（UHECR）的起源至今仍不清楚。然而，由于现有观测站收集的实验数据质量好，统计数据量大，过去几年取得了很大进展。皮埃尔俄歇天文台的数据显示，UHECR的组成从$10^{17}$ eV到$\sim 10^{18.3}$ eV逐渐变轻，然后，超过这个能量，它变得越来越重。这些分析受到重要的系统的不确定性，由于使用强子相互作用模型，外推较低的能量加速器数据的最高能量。虽然质子模型的UHECRs不赞成这些结果，他们不能完全排除。众所周知，伽马射线和中微子的能量谱，这些非常高能量的粒子通过星系际介质的传播过程中产生的，是一个有用的工具来约束的频谱模型。特别是，它最近已被证明，中微子上限获得冰立方挑战质子模型在95% CL。在这项工作中，我们研究的约束所施加的河外伽玛射线背景下，测量费米-LAT，质子模型的UHECRs。特别是，我们利用河外伽玛射线背景通量，集成从50 GeV到2 TeV，起源于点源，这是最近获得的费米-LAT合作，结合中微子上限，约束发射的UHECR在高redshits（$z>1$），在质子模型的背景下。
2016-07-01 astro-ph.HE
Implications of ultra-high energy neutrino flux constraints for Lorentz-invariance violating cosmogenic neutrinos
我们认为洛伦兹不变性违反（LIV）宇宙成因中微子观测的影响，特别关注的约束施加在几个发达的超高能宇宙成因中微子生产模型的最近结果从南极脉冲瞬态天线（ANITA）长时间气球有效载荷，和无线电冰切伦科夫实验（RICE）在南极。在科尔曼和克林肖最初提出的一种设想下，每个轻子家族都可能达到超过光速的最大速度，导致在传播过程中通过几个相互作用通道损失能量。我们表明，未来的观测宇宙成因中微子将提供迄今为止最严格的限制LIV在中微子部门。我们推导出隐含水平的LIV抑制观测预测通量从几个主流的宇宙成因中微子模型，特别是最近受到约束的ANITA和水稻实验。我们通过详细的蒙特卡罗程序模拟宇宙成因中微子通量的传播中存在的LIV引起的能量损失。我们发现，即使在LIV诱导的中微子超光度为（u_v-c）/c ~ 10^{-26}（比电流边界低13个数量级）时，这一过程也会在衰减中微子谱中产生几种可检测的效应。
2012-09-19 astro-ph.HE hep-ph
Ultrahigh-energy cosmogenic neutrino emissions in the high-redshift universe
Chiba University（千叶大学）
研究显示高红移AGN若发射至高能质子，将在CMB场中产生约50PeV的中微子通量，与IceCube观测一致，无需参数调优。
2026-07-24 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
On the potential cosmogenic origin of the ultra-high-energy event KM3-230213A
针对KM3NeT/ARCA探测到的迄今最高能中微子事件与标准宇宙成因中微子预测的矛盾，研究通过扩展流量积分红移范围至z≃6并假设质子占次要比例调和矛盾，对宇宙加速器施加了约束。
2025-02-12 astro-ph.HE
Multi-messenger constraints on transient accelerators of ultra-high energy cosmic rays
该研究通过联合拟合UHECR能谱与质量组成，结合大尺度宇宙结构影响，利用多信使观测约束瞬变加速器特性，指出长伽马射线暴是最具潜力的超高能宇宙射线源候选体。
2025-10-28 astro-ph.HE
