Chaos, Cosmic Ray Anisotropy, and the Heliosphere
本文提出研究宇宙线混沌轨迹的新方法，用含时磁扰动的静态磁瓶玩具模型刻画日球层，发现混沌水平与俘获时间满足幂律，并解释宇宙线各向异性图谱的时间变化。
2023-07-06 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Observation of Anisotropy in the Arrival Direction Distribution of Cosmic Rays above TeV Energies with Icecube
2009年5月至2010年5月，冰立方中微子探测器记录了320亿个大气μ子，这些μ子是由TeV能量范围内的宇宙射线产生的空气簇射产生的。有了这样高的统计样本，有可能在南半球首次观察到银河宇宙线各向异性的能量依赖性高达几百TeV。这项研究表明，相同的大规模的各向异性观察到的中位数能量约为20 TeV的是不存在于400 TeV;在400 TeV观察到的各向异性显示出实质性的差异，相对于在较低的能量。除了在20 TeV的强偶极子和四极矩的形式观察到的大规模的功能，数据包括几个局部区域的过剩和赤字的规模之间的10{ \degree }到30{ \degree }。在大尺度和小尺度上观察到的特征具有统计学意义，但它们的起源目前尚不清楚。
2011-10-10 astro-ph.HE
PIC Simulations of Continuously Driven Mirror and Ion Cyclotron Instabilities in High Beta Astrophysical and Heliospheric Plasmas
我们使用粒子模拟（PIC）来研究离子速度空间不稳定性在一个理想化的问题，其中的背景速度剪切连续放大的磁场的非线性演化。我们模拟的天体物理学相关的制度，剪切时间尺度是长的离子回旋周期相比，等离子体β是~ 1-100。在我们的计算中，背景场放大是为了模拟湍流波动或MHD尺度不稳定性等过程。场放大持续驱动压力各向异性，垂直压力大于平行压力，并且等离子体变得不稳定到镜像和离子回旋不稳定性。在所有情况下，非线性状态是占主导地位的镜像不稳定性，而不是离子回旋不稳定性，和等离子体压力各向异性饱和的线性镜像不稳定性的阈值附近。磁场波动最初经历指数增长，但在长期阶段中饱和，其中波动在与背景磁场相同的时间尺度上增长（长期阶段中δB约为0.3<B>）。在早期，离子磁矩是很好的守恒的，但是一旦波动幅度超过δB ~ 0.1<B>，磁矩就不再守恒，而是在与平均磁场的时间尺度相当的时间尺度上变化。我们讨论了低碰撞天体物理等离子体，包括近地太阳风和低光度吸积盘周围的黑洞的影响，我们的结果。
2015-01-10 astro-ph.HE physics.plasm-ph
The sidereal anisotropy of multi-TeV cosmic rays in an expanding Local Interstellar Cloud
西藏大气簇射（AS）实验观测到的银河宇宙线（GCR）强度的恒星各向异性尚待理论解释。所观察到的各向异性的全球功能，以及再现的双向和单向流动（BDF和UDF，分别）的GCR的叠加。如果推导出的BDF的方向表示局部星际磁场（LISMF）的方向，如通过将模型最佳拟合到数据所指示的，则偏离BDF方向的UDF意味着来自垂直于LISMF的流的显著贡献。这种垂直流动可能是由于漂移各向异性，因为预计垂直扩散的贡献远小于漂移效应。为UDF推导出的大振幅表明GCR密度的大空间梯度。我们认为，这样的密度梯度可以预期在日光层坐在接近本地星际云（LIC）的边界，如果LIC正在扩大。由于向内的交叉场扩散和膨胀引起的绝热冷却之间的平衡，LIC中GCR密度的空间分布达到稳态。我们推导出稳态分布的GCR密度的LIC基于径向输运的GCR在一个球形的LIC以恒定的速度膨胀。通过与Tibet实验观测结果的比较，我们估算了多TeV GCR在本星际空间的垂直扩散系数。
2009-09-05 astro-ph.EP astro-ph.HE
Observation of TeV-PeV cosmic ray anisotropy with IceCube, IceTop and AMANDA
在TeV-PeV能量范围内对宇宙线各向异性的研究可以为我们银河系附近宇宙射线的起源和传播提供线索。由于观测到的各向异性非常小，低于千分之一水平，因此需要大的事件体积以足够详细地表征它。在过去的六年里，冰立方天文台已经收集了1500亿次宇宙射线引起的μ子事件。这个大的数据样本使得有可能检测到南半球的各向异性，下降到10 $^{-5}$水平，在初级能量超过10 TeV。所观察到的各向异性不是简单的偶极子，但它可以被描述为由球谐展开的多极分量组成，约为10 $^{\circ}$。在100 TeV以上的宇宙线到达分布的拓扑结构的变化被观察到。收集的数据与空气淋浴阵列IceTop超过300 TeV确认PeV的能量尺度的意见。此外，加上2000年至2007年期间运行的AMANDA中微子望远镜收集的数据，使我们能够搜索观测到的TeV各向异性的时间变化。
2013-08-01 astro-ph.HE
Northern sky Galactic Cosmic Ray anisotropy between 10-1000 TeV with the Tibet Air Shower Array
利用1995年10月至2010年2月西藏大气簇射阵列观测资料，分析了银河系宇宙射线（GCR）的$10-1000$ TeV大尺度恒星各向异性.在该分析中，我们改进了能量估计，并将衰减范围向下扩展到$-30^{\circ}$。我们发现100 TeV以上的各向异性地图是不同的，在多TeV带。在低能量下发现的所谓“尾入”和“损失锥”特征变得不那么重要，并且在$\sim100$ TeV处出现了一个新的分量。在300 TeV的各向异性图中观察到GCR强度的空间分布，其具有过量（7.2 $σ$试验前，5.2 $σ$试验后）和不足（$-5.8σ$试验前），与IceCube在400 TeV的结果非常一致。结合Tibet在北半球的观测结果和IceCube在南半球的观测结果，建立了数百TeV波段各向异性的全天图像。我们进一步发现，一阶各向异性的幅度急剧增加以上$\sim100$ TeV，表明一个新的组件的各向异性。所有这些结果可能为理解GCR的起源和传播提供新的线索。
2017-03-02 astro-ph.HE hep-ph
Understanding TeV-band cosmic-ray anisotropy
我们调查的TeV波段宇宙射线的通量和各向异性起伏的光与IceCube最近的数据之间的时间和光谱相关性。我们发现，对于一个传统的宇宙射线源的分布的偶极各向异性是高于观察到的，即使考虑到源的离散性。此外，即使是浅分布的银河宇宙射线源和再加速模型，从源离散性产生的波动提供的概率只有10%的顺序，宇宙射线的各向异性限制最近冰立方分析满足。这种概率估计几乎不依赖于源速率的精确选择，但对于大的晕尺寸是慷慨的。强度最大值的位置远离银河系中心是自然再现。
2012-08-27 astro-ph.HE
Observation of Anisotropy in the Arrival Direction Distribution of TeV Cosmic Rays with HAWC
位于墨西哥Sierra Negra（北纬19 $^\circ$）附近海拔4100米的高海拔水切伦科夫（HAWC）天文台对TeV能量的伽马射线和宇宙射线敏感。这些能量的宇宙射线的到达方向分布在几个角度尺度上显示出显著的各向异性，相对强度在10 $^{-3}$和10 $^{-4}$之间。我们提出了宇宙射线各向异性的研究结果的基础上超过860亿宇宙射线的空气淋浴记录与HAWC自2013年6月。HAWC宇宙射线天空图，其中有一个中位数的能量为2 TeV，表现出显着增强的宇宙射线通量的几个区域。我们提出的各向异性和宇宙射线谱的显着过剩的区域中的能量依赖性。
2015-08-19 astro-ph.HE
10-100 TeV cosmic ray anisotropy measured at Baksan EAS "Carpet" array
本文给出了在10^{13}-10 ^{14} eV能量范围内一年测量各向异性随能量变化的初步结果。比较了两种数据分析方法的结果：一种是采用气象改正的标准方法，另一种是所谓的“东减西”方法。本文报道了三个中位能量E = 25 TeV、E = 75 TeV和E = 120 TeV的各向异性的振幅和相位。阐述了各向异性对能量的幅相依赖性的简要考虑。
2009-02-17 astro-ph.GA astro-ph.HE
Through the Heliospheric Lens: Directional Deflection of High-Energy Cosmic-Ray Electrons and Positrons
研究通过回溯方法分析日球磁场对高能宇宙射线电子和正电子方向偏转的影响，探讨日球镜在各向异性研究中的适用性。
2025-12-16 astro-ph.HE hep-ph
Extinction of the TeV Gamma-Ray Background by Sunlight
我表明，对太阳光的生产引入了相当大的各向异性的宇宙背景的TeV的伽马射线。太阳方向的各向异性幅度超过了太阳相对于宇宙静止坐标系运动的宇宙偶极各向异性。
2022-07-01 astro-ph.HE hep-ph
Anisotropy of TeV and PeV cosmic rays with IceCube and IceTop
高能宇宙射线与地球大气层的相互作用产生了大量含有大量μ子成分的次级粒子的空气簇射。通过利用中微子望远镜对高能μ子的灵敏度，有可能使用这些探测器进行精确的宇宙射线研究。宇宙射线μ介子事件的高速率提供了高统计数据样本，可用于在千分之一水平上寻找母粒子到达方向的各向异性。本文报道了用IceCube中微子望远镜在20-400 TeV能量范围内在多个角尺度上收集的宇宙线数据中各向异性的观测结果。来自位于冰立方上方冰面上的IceTop空气淋浴阵列的新数据显示出与高能冰立方结果一致的各向异性。冰顶对大范围空气簇射的所有成分的敏感性将使我们能够更详细地探索与所观察到的各向异性相关的初级宇宙射线的特征。
2012-05-17 astro-ph.HE
TeV-PeV Cosmic-Ray Anisotropy and Local Interstellar Turbulence
计算了不同星际湍流模型下TeV-PeV宇宙线大尺度各向异性的形状。一般来说，大尺度CR各向异性（CRA）不是偶极子，它的形状可以作为一种新的探测湍流。IceTop的400 TeV和2 PeV数据集可以与Goldreich-Sridhar湍流和宽共振函数拟合，但不排除其他可能性。然后，我们提出了我们的第一个数值计算的CRA下降到3 TeV的能量在三维各向同性Kolmogorov湍流。在这些低能量下，大尺度CRA与观察者周围的局部磁场线方向一致。在这种类型的湍流中，CR强度在垂直于场线的宽区域中是平坦的。即使CRA是相当gyrotropic，我们表明，观察员周围的湍流的局部配置确实导致在外观弱，“非gyrotropic”小尺度各向异性，其中包含信息的本地湍流水平。
2018-10-15 astro-ph.HE
Anisotropy in the cosmic radiation at TeV energy
近年来，在TeV能区的宇宙线实验中获得了非常重要的原初粒子到达方向分布的结果。由于这些粒子大多数是带电核，它们在到达地球表面之前会被所穿过的磁场偏转，洛伦兹力的作用与粒子能量成反比。就已知的局部星际介质而言，10 TeV质子的回旋半径预计只有100 a. u，小到足以使到达方向分布各向同性。自20世纪30年代以来，已知存在“大尺度”（90°-120°）各向异性，通常解释为远源和附近磁场的组合效应。尽管如此，在过去的十年中，像Tibet-ASg，Milagro，ARGO-YBJ和IceCube这样的实验发现了在~ 10 TeV能量下遍布天空的宽达10°-30°的结构，这是宇宙射线的标准模型无法解释的。在本文中，宇宙线各向异性的最新实验结果进行了审查，连同艺术的理论努力，旨在解释它们在当前的宇宙线范式的状态。
2013-02-28 astro-ph.HE
Spectrum and Anisotropy of Cosmic Rays at TeV-PeV-energies and Contribution of Nearby Sources
研究了邻近星系源超新星遗迹在高能宇宙射线观测能谱和各向异性形成中的作用。这些来源的列表是根据无线电，X射线和伽马射线目录组成的。远源被统计地处理为具有随机位置和年龄的源的集合。根据超新星遗迹中宇宙线加速的现代理论定义了源谱，并在星系扩散模型框架下描述了宇宙射线在星际介质中的传播。各向异性的计算是为了再现获得二维各向异性的实验过程。计算结果与宇宙线数据作了详细的比较。我们同时解释了新的宇宙射线数据的膝关节周围的所有粒子谱的精细结构和振幅和方向的偶极子分量的各向异性在宽的能量范围1 TeV - 1 EeV。所做的假设看起来并不奇怪，它们证实了现代对宇宙射线起源的理解。
2013-12-19 astro-ph.HE
Solar cycle dependence of the diurnal anisotropy of 0.6 TeV cosmic ray intensity observed with the Matsushiro underground muon detector
我们分析了1985-2008年两个完整的太阳活动周期内，日本松代地下μ子探测器观测到的亚TeV宇宙线强度的日各向异性的时间变化。整个周期的平均恒星振幅为0.034 ± 0.003%，这大约是AS和深地下μ子实验监测多TeV GCR强度所报告振幅的三分之一，表明由于太阳调制，各向异性显著衰减。另一方面，我们发现，无论是与太阳活动或磁周期只有弱相关性。我们研究的时间变化的“单波段谷深”（SBVD）引用的米拉格罗实验，并与最近的米拉格罗报告相比，我们发现在2000年和2007年之间的7年期间，在松代观测没有稳定的增长。因此，我们认为，稳定增加的SBVD报告的米拉格罗实验是不是由减少太阳调制在第23太阳活动周期的下降阶段。
2010-01-25 astro-ph.HE
The TeV Cosmic-Ray Anisotropy from Local Dark Matter Annihilation
几个实验已经报道了TeV的天空中有过量宇宙射线的区域。在这里，我们考虑的可能性，多余的宇宙射线是来自附近的暗晕中的暗物质湮灭。我们提供的动机，暗物质的来源过剩，并表明，暗物质湮灭可以自然地产生宇宙射线的各向异性，而不需要外来的暗物质模型。我们表明，宇宙射线过剩的可行的暗物质的解释是一致的反质子，正电子和伽马射线的电流测量。此外，我们表明，观测到的各向异性的暗物质的解释预测检测在几个宇宙射线通道的下一代实验。
2013-07-24 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Time Variation in the TeV Cosmic Ray Anisotropy with IceCube and Energy Dependence of the Solar Dipole
本研究利用 IceCube 观测数据探讨了 TeV 宇宙线各向异性的时间变化，测量了 Compton-Getting Effect 并进行了模型无关的时间变化搜索，进而初步给出了 knee 以下宇宙线能谱指数随能量的变化。
2025-07-11 astro-ph.HE
On Temporal Variations of the Multi-TeV Cosmic Ray Anisotropy using the Tibet III Air Shower Array
利用1999年11月至2008年12月的西藏大气簇射阵观测数据，分析了多TeV宇宙射线的大尺度二维恒星各向异性。为了探索各向异性的时间变化，数据集被分为九个时间间隔，每个时间间隔约为一年。恒星各向异性的震级约为0.1%，在整个9年的观测期间，每年都相当稳定。这表明TeV银河系宇宙射线的各向异性对太阳活动仍然不敏感，因为观测期间覆盖了第23太阳周的一半以上。
2010-01-15 astro-ph.HE
Discriminating Local Sources of High-Energy Cosmic Electrons and Positrons by Current and Future Anisotropy Measurements
Fermi-LAT在七年的数据中没有检测到宇宙射线（CR）电子和正电子（$e^-+e^+$）的明显各向异性，这是迄今为止对$e^-+e^+$各向异性的最强限制。HERD作为下一代CR天文台，有望比Fermi-LAT具有更好的各向异性探测能力。在本文中，我们讨论了几个模型，旨在解释AMS-02数据的各向异性测量的现在和未来。我们发现，费米-LAT的上限不赞成船帆座SNR作为亚TeV的主要来源，而其他情况下，保持安全的约束下的费米-LAT预计将区分彼此HERD。然后，我们讨论了显着的TeV光谱特征的可能性，并测试相应的各向异性。我们找到了TeV模型具有突出的谱特征同时又能避免Fermi-LAT约束的条件。此外，HERD的预期性能是足够敏感的，以检测所有这些TeV模型的各向异性，甚至对于一个无特征的TeV频谱的情况下。因此，HERD可能在宇宙电子和正电子起源的研究中起着至关重要的作用。
2018-07-24 astro-ph.HE hep-ph
The Dipole Anisotropy of Galactic Cosmic Rays
银河系宇宙射线的到达方向在不同的角尺度上表现出千分之一的各向异性。最近对TeV-PeV宇宙射线的观测表明，偶极各向异性具有很强的能量依赖性，在100 TeV附近出现相位翻转。我们认为，这种行为可以很好地理解的各种效应的组合：宇宙射线的各向异性扩散，附近的源的存在下，康普顿-Getting效应从我们的相对运动和地面观测站的重建偏差。
2018-11-20 astro-ph.HE
Large Scale Cosmic Ray Anisotropy With IceCube
我们报告的宇宙射线的到达方向的各向异性的研究与宇宙射线（CR）粒子的平均能量~ 14 TeV使用的数据从冰立方探测器。IceCube是一个位于南极的中微子观测站，建成后将包括80根弦和6根额外的弦，用于低能阵列Deep Core。这些线部署在1，450至2，450米深的深冰中，每条线包含60个光学传感器。本分析中使用的数据是在2007年4月至2008年3月期间收集的，使用了22根展开的弦。数据包含约43亿个向下的μ子事件。一个二维的天空图的证据0.06%的大尺度各向异性。本工作还介绍了每个CR粒子中位能量为12 TeV和126 TeV时该各向异性的能量依赖性。这种各向异性可能是由一些可能的效应引起的;它可以进一步加强对银河系磁场结构和可能的宇宙射线源的了解。
2010-10-15 astro-ph.HE
Recurrence of galactic cosmic rays intensity and anisotropy in solar minima 23/24 and 24/25 by ACE/CRIS, STEREO, SOHO/EPHIN and neutron monitors. Fourier and wavelet analysis. Dedicated to the Memory of Michael Alania
目标。利用中子监测仪（NM）、ACE/CRIS、STEREO和SOHO/EPHIN观测资料，研究了23/24和24/25日太阳磁周期极性相反的极小期银河系宇宙射线（GCR）的27天变化。现在有机会重新分析2007-2009年负A0的周期性GCR变化幅度的极性依赖性< 0 solar magnetic polarity and to compare it with the clear periodic variations related to solar rotation in 2017-2019 for positive A >。方法.我们用傅里叶分析方法研究了GCR通量的周期性。由于GCR复发是太阳自转的结果，我们不仅分析GCR通量，但也太阳和日光层参数检查27天GCR变化和日光层之间的关系，以及太阳风参数。结果我们发现，NMs数据的GCR强度和各向异性的27天变化的振幅的极性依赖性在最后两个太阳极小期：23/24（2007-2009）和24/25（2017-2019）中保持不变，在正A > 0的太阳磁极性中振幅更大。ACE/CRIS、SOHO/EPHIN和STEREO测量不受正A > 0极性中更大振幅的原理的支配。对于低能（< 1GeV）宇宙射线，太阳自转引起的GCR重现对增强扩散效应更为敏感，导致正负极的27天振幅处于同一水平。而NMs记录的高能（>…
2021-04-23 astro-ph.HE astro-ph.SR
Tracing the Heliospheric Magnetic Field via Anisotropic Radio-Wave Scattering
University of Glasgow（格拉斯哥大学）；Sorbonne Université（索邦大学）；École Polytechnique（巴黎综合理工学院）；Institut Polytechnique de Paris（巴黎理工学院）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Western Kentucky University（西肯塔基大学）；Northumbria University（诺森比亚大学）；University of Maryland, Baltimore County（马里兰大学巴尔的摩县分校）；NASA Goddard Space Flight Center（美国宇航局戈达德太空飞行中心）；Radboud University（拉德堡德大学）；Observatoire de Paris（巴黎天文台）；Université PSL（巴黎文理研究大学）
通过分析无线电波散射，研究日球磁场结构，揭示太阳无线电爆发源位置，提供远程诊断磁场的新方法。
2025-03-28 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
A Search for Cosmic-ray Proton Anisotropy with the Fermi Large Area Telescope
在八年的运行中，费米大面积望远镜（LAT）探测到了大量的宇宙射线质子样本。LAT的宽视场和全天空覆盖使其成为研究质子在所有角尺度上到达方向的各向异性的优秀仪器。这些能力使LAT能够对宇宙射线质子各向异性进行全天空2D测量，这与许多最近的TeV测量互补，这些测量仅对各向异性的赤经分量敏感。任何被探测到的各向异性都能探测到当地星际磁场的结构，或者表明附近有一个磁场源。我们提出的第一个结果从费米-LAT合作的全天空角功率谱的质子从大约100 GeV - 10 TeV。
2017-08-25 astro-ph.HE
Heliospheric Compression due to Recent Nearby Supernova Explosions
在地质和月球档案中广泛检测到的60 Fe为最近在$\sim 100$ pc内发生的超新星爆炸提供了令人信服的证据，大约在300万年和700万年前。这些爆炸产生的冲击波对日光层产生了深远的影响。我们进行新的计算，研究由于超新星爆炸的日光层的压缩。假设一个稳定的，但非各向同性的太阳风，我们探索了一系列的属性适合超新星的距离最近的60 Fe数据的启发，并为20 pc的超新星提出了在泥盆纪末期的质量approtions。我们研究的位置终止激波减速的太阳风和太阳风层顶，标志着之间的边界太阳风和超新星物质。压力平衡比例保持不变，与其他天体层的研究一致。太阳风各向异性对激波几何形状没有明显的影响。我们发现，超新星爆炸在50 pc（95 pc）导致太阳风顶位置在16 au（23 au）时，向前冲击波到达。因此，外太阳系直接暴露在爆炸中，但包括地球在内的内行星则没有。这一发现再次证实，超新星物质向地球的输送不是来自爆炸等离子体本身，而是来自超新星尘埃颗粒。在前向激波到达后，减弱的超新星爆炸将导致日光层逐渐反弹，使凯尔的$\sim100$ s膨胀到100 au以上。展望了今后的工作。
2022-05-03 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.space-ph
Cosmic-Ray Anisotropy and the Local Interstellar Turbulence
我们研究了局部星际湍流的作用，在形成大规模的各向异性的TeV-PeV宇宙射线（CR）在天空中的到达方向。假设在含有地球的磁通量管中CR的俯仰角扩散，我们计算了Goldreich-Sridhar湍流和各向同性快模的CR各向异性。在400 TeV和2 PeV的数据集的冰顶窄赤字可以拟合的湍流的一些参数。该数据还排除了部分参数空间。CR各向异性的形状可以用作星际湍流和CR运输的仍然知之甚少的属性的本地探针。
2017-02-03 astro-ph.HE
A Three-component Model for Cosmic-ray Spectrum and Dipole Anisotropy
利用三分量多尺度扩散模型，我们证明了宇宙线（CR）质子和氦谱和偶极各向异性可以用合理的参数来解释。该模型包括一个与产生Geminga脉冲星的超新星遗迹（SNR）相关的附近源，一个位于银河系中心的源，以及一个与银河系盘相关的组件。TeV以下的CR通量主要由盘分量决定。中心源与连续注入的CR开始约1800万年前是需要解释的各向异性超过100 TeV。假设所有SNR注入的CR谱都是普适的，附近的源可以通过星际磁场的缓慢扩散在地球上产生TeV的谱凸，这需要在磁力线和朝向源的视线之间有一个角度$ θ\approx 5^{\circ} $，并且具有阿尔文马赫数$ M_{\text{A}}\approx 0.1 $的弱磁湍流。考虑到这种磁场对银河尺度各向异性的调制，在准局域方法中，磁场可以指向赤道坐标系中关于$ -90^{\circ} $的赤经和关于$ -7.4^{\circ} $的赤经。
2022-02-17 astro-ph.HE
Anisotropies in GeV-TeV cosmic ray electrons and positrons
高能宇宙射线电子和正电子探测我们银河系的局部性质。事实上，电磁能量损失将GeV-TeV电子和正电子的典型传播尺度限制在几kpc。在扩散模型中，附近的和占主导地位的源可能会产生一个可观察到的偶极各向异性的宇宙线通量。我们提出了一个详细的研究的作用，从附近的源的各向异性的解释所观察到的GeV-TeV宇宙线的电子和正电子通量。我们计算预测的各向异性从已知的天体物理来源的超新星遗迹和脉冲星风星云的ATNF目录。我们的结果与Fermi-LAT、AMS-02和PAMELA实验的各向异性上限进行了比较.
2017-01-05 astro-ph.HE
Medium scale anisotropy in the TeV cosmic ray flux observed by ARGO-YBJ
测量宇宙射线到达方向分布的各向异性提供了关于传播机制和识别其源的重要信息。事实上，宇宙射线的通量被认为只取决于到达方向，这是因为附近存在宇宙射线源或特定的磁场结构。最近，在TeV的能量下观察到的意外过量的角尺度一样窄的$\sim10°$提出了可能性，银河宇宙线的起源问题可能会通过研究各向异性来解决。ARGO-YBJ实验是一个全覆盖的EAS阵列，对能量阈值为几百GeV的宇宙射线敏感。ARGO-YBJ合作项目利用2007年11月至2012年5月收集的大约3.7个$\cdot10^{11}$事件，探索了十亿区域$δ\sim-20^{\circ}÷80^{\circ}$，以寻找偏离各向同性的小尺寸偏差。在本文中，不同的显着（高达13个标准差）的中等规模的各向异性区域的到达方向的CR的检测报告。这次观察是以前所未有的细节进行的。相对于各向同性通量的相对过剩强度延伸到10 $^{-3}$。最大的过剩发生在质子能量为10-20 TeV时，这表明带电宇宙射线传播所通过的磁场存在未知的特征，或者是迄今为止从未考虑过的附近来源的贡献。首次报道了在整个天区$195^{\circ}\leq$ \ra $\leq 290^{\circ}$观测到的新的较弱的几度过剩。
2013-09-24 astro-ph.HE hep-ex
Cross-field transport and pitch-angle anisotropy of solar energetic particles in MHD turbulence
最近对太阳高能粒子在日光层湍流中传播的模拟也在本讲习班上讨论，研究了俯仰角散射和垂直输运在日光经度上粒子传播中的作用，如多航天器测量（STEREO A/B、ACE、SOHO等）所示。在不同的能量范围内都是1 AU。在某些情况下，颗粒分布的一阶俯仰角各向异性是不可忽略的。本文计算了两种MHD湍流模型（a）3-D各向同性模型和（b）Goldreich-Sridhar提出的各向异性模型，在考虑俯仰角依赖性的非均匀湍流中由于梯度/曲率漂移引起的平均垂直位移。我们发现，在这两种情况下，漂移规模为$(1-μ^2)^2$与余弦的俯仰角$μ$，与以前的模型运输的SEP。这一结果可能会影响SEP通过日光层传播的模型。
2015-12-30 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Observation of Anisotropy of TeV Cosmic Rays with Two Years of HAWC
经过两年的运行，高海拔水切伦科夫（HAWC）天文台分析了能量范围在$2.0$和$72.8$ TeV之间的TeV宇宙射线天空。HAWC探测器是位于墨西哥普埃布拉州高空的地面空气簇射阵列。它使用300个不透光的水箱，从原始伽马射线和宇宙射线的大量空气簇射的粒子中收集切伦科夫光。这种探测方法允许在几TeV到几百TeV的能量范围内对整个头顶天空进行不间断的观测（2~sr瞬时，8.5~sr积分）。像北半球和南半球的其他探测器一样，HAWC观察到宇宙射线到达方向分布的能量依赖性各向异性。观测到的宇宙射线各向异性主要是由一个偶极矩与相位$α\approx40^{\circ}$和振幅，缓慢上升的相对强度从$8\times10^{-4}$在2 TeV的$14\times10^{-4}$约30.3 TeV，以上的偶极子强度下降。一个显着的大规模（$>60^{\circ}$的角度范围）的信号也观察到在四极矩和八极矩，和显着的小规模的功能也存在，与以前的观察一致的位置和形状。与以前在这个能量范围内的测量相比，HAWC宇宙线天空图提高了能量分辨率和各向异性的拟合精度。这些数据可以用来更好地约束当地的宇宙射线加速器和干预磁场。
2018-07-20 astro-ph.HE
Statistically study the optimal local sources for cosmic ray nuclei and electron
在过去的工作中，局部源，如Geminga SNR，可能对质子、电子和各向异性的异常起着重要的作用。事实上，在太阳系周围$1$ kpc范围内存在12个信噪比。一个问题是，其他的信噪比是否也可能对原子核和电子的谱作出贡献，并解释各向异性的特殊结构？本文在空间相关传播条件下，系统地研究了太阳周围1 kpc范围内所有局域信噪比对原子核和电子能谱的贡献，以及各向异性的能量依赖性。结果表明，只有Geminga、Monogem和Vela三个SNR对原子核和电子能谱以及各向异性有定量贡献。在这里，Geminga SNR是唯一的最佳候选，Monogem SNR是有争议的，由于模型计算和观测之间的各向异性的张力。Vela SNR贡献了TeV能量之外的新光谱结构，HESS，VERITAS，DAMPE和CALET测量暗示了这一点。更有趣的是，电子各向异性满足费米-LAT极限低于TeV的能量，但大大上升，并达到$10\%$在几个TeV。这种新的结构将为检验我们的模型提供新的思路。我们希望在不久的将来，通过星载的DAMPE和HERD以及地基的HAWC和LHAASO实验，可以观测到电子谱和各向异性的新结构。
2022-03-30 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
Large-scale anisotropy of Galactic cosmic rays as a probe of local cosmic-ray propagation
本文通过构建统一图景研究银河宇宙线大尺度各向异性，发现局域规则磁场和各向异性扩散可解释100 TeV以下偶极相位，并指出100 TeV以上相位依赖局域扩散演化，呼吁开展更精确测量以揭示局域传播和湍流。
2024-02-28 astro-ph.HE
Measurement of the Anisotropy of Cosmic Ray Arrival Directions with IceCube
我们报告的第一次观察到的各向异性的宇宙射线的到达方向的能量在多TeV区域在南方天空使用的数据从冰立方探测器。在2007年6月至2008年3月期间，部分部署的IceCube探测器在南极冰内1450米至2450米的深度处以1320个数字光学传感器分布在22个字符串上的配置进行操作。冰立方是一个中微子探测器，但数据主要是由宇宙射线μ子的大背景。因此，本底数据适合于南天宇宙射线的高统计研究。这些数据包括大气中下行宇宙射线相互作用产生的43亿μ子;这些事件的重建中位角分辨率为3度，中位能量为$\sim20$ TeV。它们的波达方向分布在赤经上表现出各向异性，其一次谐波振幅为$(6.4\pm0.2 $ stat $. \pm 0.8 $ syst $.)\times10^{-4}$。
2010-05-17 astro-ph.HE
The Compton-Getting origin of the large-scale anisotropy of Galactic cosmic rays
研究探讨了Compton-Getting效应如何影响银河宇宙射线的大尺度各向异性，并通过实验数据验证了该效应的存在与影响。
2025-11-22 astro-ph.HE
Skymap for atmospheric muons at TeV energies measured in deep-sea neutrino telescope ANTARES
最近不同的实验提到已经观察到大尺度的宇宙线各向异性在TeV的能量，例如米拉格罗，西藏和超级神冈。对于这些能量，宇宙射线应该是接近各向同性的。任何对宇宙线各向异性的测量都可以提供一些关于宇宙线传播和起源的信息。虽然ANTARES中微子望远镜的主要目的是探测高能宇宙中微子，但探测器主要测量向下运动的μ子，这是宇宙射线在地球大气层中碰撞的衰变产物。本文介绍了ANTARES实验中第一年测量TeV能量下行大气μ介子的分析方法，当时最后12条谱线中有5条正在采集数据。
2009-08-06 astro-ph.HE astro-ph.IM
Radioactivity and fragmentation of UHECR: Correlating gamma anisotropy and neutrino PeV events
UHECR（超高能宇宙射线）被认为是质子，直线飞行，并受到GZK（CMB辐射不透明度）的限制。奥格在2007年提出，这种早期的UHECR各向异性与预见的超银河系平面是相容的，而HIRES和奥格都证实了光谱中明显的GZK截止。然而，自2007年以来，相同的AUGER成分有利于原子核（而不是核子）。最近在UHECR图中没有窄角聚集，因为它应该是预期的质子，沿着最近的室女座星系团的事件失踪，UHECR沿着Cen A的广泛传播（近16度角）与第一个质子-UHECR俄歇的理解不一致。自2008年以来，我们一直在为Cen A密集区提供轻核角色。然而，ICECUBE的TeV中微子集群或各向异性的情况下，它的光谱陡化主要有利于一个执政的大气中微子噪声高达几十TeV。然而，最近的两个PeV中微子事件，不能容易地共存或外推与这样的大气统治的情况下，或与GZK（无论是核子或核）的次级预期的光谱。最后，ARGO-MILAGRO-ICECUBE映象中的几十个TeV γ各向异性很难与已知的强子源联系起来。我们想象这样的各向异性由扩散的伽马射线控制，沿着UHECR弯曲和飞行发光：放射性GRB-SGRs-jet中的（Ni，Co，Al，D，中子）轻、重UHECR核在飞行中散射或衰变时，可能会在天空中绘画（由伽马，电子和中微子第二）他们的轨迹和弯曲，连接UHECR传播事件与TeV各向异性，也提供了一个非常现实的来源，…
2013-12-26 astro-ph.HE hep-ph
The Role of the Heliosphere in Shaping the Observed Cosmic Ray Spectral Anisotropy
University of Maryland（马里兰大学）；University of Wisconsin（威斯康星大学）
本研究通过先进的MHD-动能日球层模型，首次测试日球层磁场对银河宇宙射线能谱各向异性的影响，发现Region A区域的宇宙射线能谱特征。
2026-03-02 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Anisotropy of Cosmic Rays and Chaotic Trajectories in the Heliosphere
当宇宙射线（CR）在银河系中传播时，它们会受到磁性结构的影响，磁性结构会暂时捕获它们，并导致它们的轨迹显示出混乱的行为，从而修改了简单的扩散情况。当CR到达地球时，它们是各向异性的。这些混沌效应可能是这种各向异性的根本原因。因此，这需要一个全面的描述混乱的陷阱条件，因为评估其影响的CR到达方向是必要的。这项研究利用López-Barquero和Desiati（2021）中描述的一种新方法来表征束缚系统中的混沌轨迹。该方法基于混沌时间李雅普诺夫指数（FTLE），这是一个基于轨迹发散率确定混沌水平的量。FTLE是有用的，因为它适应磁性结构中的捕获条件，甚至传播介质的变化。在这里，我们探讨的影响，混乱和陷阱可以对TeV CR各向异性。具体地，我们应用这种方法来研究进入日球层的CRs的行为。具体来说，不同的日光层结构和CR碰撞方向从ISM可以影响混沌水平。日球层有一种内在的方向性，它会根据粒子进入日球层的位置对CR产生不同的影响，这一特征会导致粒子从优先方向进入日球层时比从其他方向进入日球层时更加混乱。这最终转化为不均匀分布的到达图中的变化。相反，我们希望地图中的扇区与其他扇区分开变化，从而产生可以检测到的时间变化。因此，这一结果点的想法，时间变化的地图是必不可少的理解CR各向异性的整体过程。
2022-12-09 astro-ph.HE
Deciphering the Dipole Anisotropy of Galactic Cosmic Rays
最近的偶极子各向异性的银河系宇宙射线（CR）的到达方向的测量表明，在TeV-PeV范围内的偶极子振幅和相位的强烈的能量依赖性。我们认为，这些观测结果可以在标准扩散理论中被很好地理解为（i）一个或多个位于银河经度120度< l <300度的局部源，其CR梯度在0.1-0.3 PeV以下，（ii）在我们的局部环境中存在强有序磁场，（iii）太阳系的相对运动，以及（iv）地面观测站的重建能力有限。我们表明，一个很好的候选人的本地CR源负责偶极子各向异性在1-100 TeV的船帆座超新星遗迹。
2016-10-12 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Composition Sensitivity (for the Cosmic Ray Anisotropy with SWGO)
一些宇宙射线观测站已经测量到，在初级能量为100 TeV以上的宇宙射线到达方向分布中，偶极分量的相位和振幅都发生了变化。我们专注于探测宇宙线的偶极子和多极的演变，在能量区域的多TeV超越PeV与未来的大面积伽玛射线天文台，如南方宽场伽玛射线天文台（SWGO）。区分不同质量群的能力对于理解这种进化的起源至关重要。通过考虑这样的天文台的宇宙线探测的能量和质量分辨率，我们估计其分离能力分解成质量群的全粒子各向异性。特别是，我们探索的可行性，探测偶极演化与刚性SWGO。通过这种方式，我们展示了这种仪器提供的巨大潜力，为更深入地了解宇宙射线各向异性的起源。
2021-08-10 astro-ph.HE
Geminga SNR: Possible candidate of local cosmic-ray factory
能谱和各向异性的精确测量可以帮助我们揭示局部宇宙线加速器。我们最近的工作表明，能谱中$200$ GeV以上的谱硬化和$\sim 100$ TeV的大尺度各向异性跃迁是局域源起源的。小于$100$ TeV，光谱硬化和各向异性明确表示附近的源的主要贡献。在这项工作中，我们进一步研究了观测能谱和各向异性振幅所允许的源的参数空间。为了获得最佳拟合的源参数，一个数值包来计算参数后验分布的基础上贝叶斯推断，这是适用于执行一个精心扫描的参数空间。我们发现，通过结合能谱和各向异性数据，本地源的位置和年龄的允许范围大大缩小。与现有的局部SNR星表相比，只有Geminga SNR可能是局部宇宙线源的合适候选者。
2021-04-15 astro-ph.HE
Magnetic fields and cosmic ray anisotropies at TeV energies
几个宇宙射线观测站提供了TeV-PeV能量的高精度天空图。数据显示，O（0.1%）赤字从北银河系的方向，峰值在10 TeV，然后与其他各向异性在较小的角尺度的能量一起演变。使用玻尔兹曼方程，我们推导出宇宙射线通量的表达式，适合大多数这些功能。各向异性取决于本地星际磁场B_{IS}，在我们附近的平均银河场B_{R}，并对占主导地位的宇宙射线源的分布。我们发现，沿B_{IS}的初始偶极子各向异性可以调制的变化，在全球宇宙线风，偶极子方向的变化将意味着一个给定的半径的相干B_{IS}。我们还表明，中小规模的各向异性可能会出现时，全天空各向异性发现作为磁透镜的湍流。
2014-12-20 astro-ph.HE hep-ph
Galactic Cosmic-Ray Anisotropy in the Northern hemisphere from the ARGO-YBJ Experiment during 2008-2012
本文报告了利用ARGO-YBJ实验5年来收集的数据（2008年$-$ 2012年）观测宇宙射线恒星大尺度各向异性的情况。该分析扩展了以前的工作，仅限于2008年1月至2009年12月，即太阳活动最低的第23周和第24周之间。一种新的方法被用来改善能量重建，使我们能够覆盖更广泛的能量范围，从4到520 TeV。在100 TeV以下，各向异性由两个宽区域主导，即所谓的“尾入”和“损失锥”特征。在更高的能量下，确认了形态的戏剧性变化。研究了各向异性随时间的变化规律。最后，宇宙射线各向异性与太阳活动没有明显的变化，观察到的能量中位数为7 TeV。
2018-05-23 astro-ph.HE
ARGO-YBJ Observation of the Large-scale Anisotropy During the Solar Minimum between Cycles 23 and 24
利用ARGO-YBJ大气簇射探测器在2008年1月至2009年12月太阳活动最小期（第23周和第24周）收集的数据，对宇宙射线到达方向分布的大尺度各向异性进行了测量。在此期间，记录了超过2000亿次阵雨，能量在1到30 TeV之间。观察到的宇宙射线的二维分布的特点是两个广泛的过剩和赤字的区域，分别相对于一个均匀的流量，相对强度0.001，叠加在较小的尺寸结构。谐波分析表明，大尺度宇宙线相对强度随R. A.可以用傅里叶级数的第一项和第二项来描述。高事件统计允许研究各向异性的能量依赖性，表明振幅随能量增加而增加，在10 TeV处具有最大强度，然后减小，而相位缓慢地向R.A.随着能量的增加。ARGO-YBJ数据提供了十多年来围绕各向异性谱这一特征的能量的精确观测。
2021-12-30 astro-ph.HE
Anisotropic diffusion and the cosmic ray anisotropy
我们认为宇宙射线在银河系磁场中的扩散必须是强各向异性的。结果，对局部CR通量有贡献的CR源的数量减少了因子$\sim 200$。因此，CR密度不太平滑，并且各个源对CR偶极各向异性的贡献变得更加突出。在各向异性扩散的情况下，在CR偶极各向异性约2-20 TeV的观察到的高原，可以解释由2-3百万年的CR源，占主导地位的本地CR通量在这个能量范围内。
2018-11-06 astro-ph.HE
Multi-messenger constraints to the local emission of cosmic-ray electrons
最近通过几个实验以前所未有的精度收集了从GeV到几十TeV能量的宇宙正电子和电子包容通量（$e^++e^{-}$）数据。此外，费米-LAT合作提供了一个新的能谱上的$e^++e^{-}$偶极子各向异性的上限。这一观测可以带来关于银河系本地源发射的信息，特别是在射频上以高精度测量的信息。我们开发了一个框架，其中$e^-$和$e^+$测量地球从GeV高达几十TeV的能量有一个复合的起源。对船帆座YZ和天鹅座圈超新星遗迹（SNRs）进行了专门的分析，我们考虑了$e^-$注入的两种不同模型。我们使用三个物理观测量：船帆座YZ和天鹅座圈在所有可用频率下的射电通量，从GeV到几十TeV能量的五个实验的$e^++e^-$通量，从50 GeV到大约1 TeV的$e^++e^-$偶极子各向异性上限来研究这些模型的一致性。我们发现，这些附近的SNR的无线电通量强烈约束的注入电子光谱的属性，部分兼容的宽松的约束来自$e^+ + e^-$通量数据。我们还进行了多波长多信使分析，同时拟合船帆座YZ和天鹅座环上的无线电通量和$e^+ + e^-$通量，并检查输出对$e^+ + e^-$偶极子各向异性数据。值得注意的是，我们找到了一个模型，这是兼容的所有$e^++e^-$通量数据，船帆座YZ和天鹅座圈的无线电数据，并与各向异性的上限。我们显示了严重的限制施加的最新数据上的$e^+ + e^-$偶极子各向异性。
2019-04-12 astro-ph.HE
Observation of Small-scale Anisotropy in the Arrival Direction Distribution of TeV Cosmic Rays with HAWC
高海拔水切伦科夫（HAWC）天文台对伽马射线和TeV能量的带电宇宙射线敏感。该探测器仍在建造中，但部分部署的探测器的数据采集已于2013年开始。基于2013年6月至2014年2月期间记录的$4.9\times 10^{10}$事件对宇宙射线到达方向分布的分析表明，在大约$10^\circ$的角尺度上，在$10^{-4}$水平上存在各向异性。HAWC宇宙线天空图显示了三个宇宙线通量显著增强的区域;其中两个区域是由米拉格罗实验首次报道的。第三个区域与ARGO-YBJ实验最近报告的过量相吻合。对天空的角功率谱分析表明，直到$\ell=15$的所有项都对过量有显著的贡献。
2014-10-10 astro-ph.HE
Measurement of Cosmic Ray spectrum and Anisotropy with ARGO-YBJ
本文报道了用ARGO-YBJ卫星观测宇宙线到达方向在不同角尺度上的各向异性。在整个天空区域195 $^{\circ}\leq$ R.A.有新的几度过度的证据。$\leq$ 315 $^{\circ}$是第一次出现。我们还报告了在5 - 200 TeV范围内的初级宇宙射线的轻组分（p+He）谱的测量。
2012-02-15 astro-ph.HE hep-ex
A United Model for the cosmic ray energy spectra and anisotropy in the energy range 100 - 100 000 GeV
我们提出了一个模型，超新星爆炸在我们的太阳系附近（一些几十秒差距）在最近的过去（一些数万年）与宇宙射线的能量释放的顺序为$ 10 ^ {51} $尔格。来自这颗超新星的通量被添加到来自其他来源的各向同性通量中。我们考虑的情况下，太阳的位置是不是在一些典型的我们的银河系的平均环境，但在本地超级气泡约100 pc的跨越，其中的扩散系数$D (E) = D_0 \times E ^ {0.6} $，与值$ D_0 \sim 10 ^ {25} cm^ 2 s^ {-1} $。我们描述的能量依赖性的各向异性的宇宙射线在TeV区域，连同观察到的质子的能谱中发现的直接测量的功能。我们的模型提供了一个自然的解释硬化的质子光谱在200 GeV，连同观察到的陡峭的光谱以上50 TeV。
2012-11-10 astro-ph.HE
Angular Power Spectrum of TeV-PeV Cosmic Ray Anisotropies
本文使用与星际介质观测一致的湍流参数模拟了TeV至PeV宇宙线各向异性，计算其角功率谱，发现功率谱随能量变化且在大尺度处变平，结果与HAWC和IceCube测量吻合，并揭示了高能下偏离回转性的重要性。
2024-10-12 astro-ph.HE
Understanding the galactic cosmic ray dipole anisotropy with a nearby single source under the spatially-dependent propagation scenario
最近对银河系宇宙线到达方向偶极各向异性的研究表明，TeV-PeV偶极各向异性的振幅并不满足简单的幂律，而且在能量为$0.1\sim0.3$ PeV处存在快速的相位变化。在这项工作中，我们认为，偶极各向异性的振幅和相位随能量的演化可以复制下的空间依赖的传播方案与附近的单个源添加。结果表明，在空间相关的传播情景下，附近的单个源对$0.1\sim0.3$ PeV以下的宇宙线梯度有显著影响，导致该能区的偶极各向异性相变.银河系宇宙射线的偶极各向异性振幅也可以维持在较低的水平，这与地下μ子和空气簇射实验的观测结果一致。
2019-01-02 astro-ph.HE
