Ultrahigh-Energy Photons as a Probe of Nearby Transient Ultrahigh-Energy Cosmic-Ray Sources and Possible Lorentz-Invariance Violation
探测中微子和光子对于确定超高能宇宙射线（UHECR）的来源至关重要，特别是对于瞬态源。我们专注于超高能伽玛射线发射的瞬态源，如伽马射线暴，因为>EeV的伽玛射线可以更直接的证据UHECR比PeV中微子和GeV-TeV的伽玛射线。我们表明，目前和未来的UHECR探测器，如俄歇和JEM-EUSO，可以预期约1-100事件的符合检测，检测概率可以高于中微子附近的瞬态源在<50-100 Mpc。这些结果对于约束不确定的宇宙射电背景以及了解UHECR的源性质和最大能量都是有用的。它们还可以给我们比电流约束强10^4倍的洛伦兹不变性破坏极限。
2009-08-21 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
TeV gamma-rays from UHECR interactions in AGN cores: Lessons from Centaurus A
TeV的伽马射线已经从耀变体以及像M87和Cen A这样的射电星系中观测到。在轻子模型中，超过对产生阈值的伽马射线可以从超相对论性喷流中逃逸，因为与各向同性发射所需的那些相比，大的洛伦兹因子降低了背景光子密度。在这里，我们讨论一个替代方案，VHE光子产生的次级从UHECR相互作用的活动星系核。我们表明，TeV的伽马射线可以逃脱的核心，尽管大的红外和紫外背景。对于特殊的情况下，岑A，我们研究，如果各种现有的观测从远红外线的UHE范围内可以调和在这张照片。
2010-04-29 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
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
CRPropa: a public framework to propagate UHECRs in the universe
为了回答有关超高能宇宙射线（UHECR）的起源和性质的基本问题，重要的是将数据与模拟的天体物理场景进行比较。这些设想应包括粒子相互作用和天体物理环境的详细信息。为了实现这一目标，人们应该利用计算工具来模拟这些粒子的传播。为此，开发了CRPropa框架。它允许能量为$\gtrsim$ 10 $^{17}$ eV的UHECR以及次级伽马射线和中微子的传播。最新版本CRPropa 3反映了代码的有效重新设计以及几个新功能，如三维时间相关传播，银河磁场效应和改进的相互作用处理等。
2014-11-09 astro-ph.HE astro-ph.IM
Propagation of UHECRs in cosmological backgrounds: some results from SimProp
超高能宇宙射线（UHECR）核在宇宙辐射背景中传播，产生在地球上可探测到的次级粒子。SimProp是UHECR核的河外传播的一维代码，灵感来自Aloisio等人的动力学方法。在这种方法中，只有一个子集的核和核通道被用作代表。我们讨论了验证的代码和目前的应用程序UHECR的实验结果。特别是，我们提出了预期的中微子通量产生的一些天体物理的情况。
2013-07-15 astro-ph.CO astro-ph.HE
Extragalactic Sources and Propagation of UHECRs
利用公开可用的传播地外UHE粒子的天体物理模拟框架CRPropa 3，现在可以有效地研究现实的UHECR源场景，包括银河系和河外磁场的偏转。在这里，我们讨论了三个最近的研究已经在这个方向上完成。第一个调查可以预期的情况下，最大允许的星系际磁场。这里表明，即使空洞包含强磁场，附近来源的能量为$\gtrsim 60 \; \text{EeV}$的质子的偏转可能足够小，以允许UHECR天文学。第二项研究着眼于几种情况下，一个较小的磁化集中在大规模的各向异性。结果表明，局部源分布对大尺度各向异性的影响比EGMF模型更为显著。例如，一个显著的偶极子分量可以用5 Mpc距离内的主导源来解释。第三项研究探讨了UHECRs是否来自本地射电星系。如果是这种情况，则难以再现所观察到的低水平的各向异性。因此得出结论，此处使用的EGMF模型中空隙中的磁场强度过低和/或存在这些模拟中未考虑的其他UHECR源。
2017-05-05 astro-ph.HE
Astrophysical Evidence of Wakefield Acceleration in Galactic and Extragalactic Jets via Gamma Rays and UHECRs
UC Irvine, Physics and Astronomy（加州大学尔湾分校）；UC Riverside, Physics and Astronomy（加州大学河滨分校）；Computational Astrophysics Laboratory, RIKEN（理化学研究所计算天体物理实验室）
通过伽马射线和UHECRs研究银河系和星系际喷流中的Wakefield加速机制，揭示其在不同质量天体中的普适性及高能粒子加速能力。
2020-09-25 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Propagation of UHECRs in the Universe
超高能宇宙射线（UHECR）的起源、传播和加速机制至今仍不清楚。为了更好地解释现有的实验数据，这些数据必须面对理论模型。对宇宙中UHECR传播的现实模拟应考虑到由于与天体物理背景的相互作用以及介入的宇宙磁场引起的所有相关能量损失过程。宇宙学效应，如光子背景的红移依赖性和宇宙的绝热膨胀，可以在上述过程中发挥重要作用。在这里，我们提出的UHECR通过宇宙的大尺度结构的传播同时考虑宇宙学和磁场效应的模拟结果。
2014-03-17 astro-ph.CO astro-ph.HE
Ultra High Energy Cosmic Rays in light of the Lorentz Invariance Violation Effects within the Proton Sector
本研究探讨质子扇区中微小的洛伦兹不变性破缺效应如何显著提高光致π介子产生阈值，使超高能宇宙射线质子能远距离传播，从而解释超GZK截断的宇宙射线事件，并为量子引力提供检验途径。
2025-05-26 astro-ph.HE hep-ph
Propagation of UHECRs in the local Universe and origin of cosmic magnetic fields
我们模拟宇宙射线的传播在超高能量，$\gtrsim 10^{18}$电子伏特，在模型的河外磁场在本地宇宙的约束模拟。我们调查的影响，不同的磁成因的情况下，无论是原始的和天体物理的，对宇宙射线的传播。我们的研究表明，不同的情况下的磁不具有各向异性测量的影响很大。附近源的分布在非常高的能量下引起各向异性，与磁场模型无关。我们将我们的结果与皮埃尔俄歇天文台测量的偶极信号进行比较。我们所有的模型都可以再现所观察到的偶极振幅与纯铁注入组合物。这是由于次级核在附近重核源方向上的聚集。光注入组合物由于在4 - 8 EeV的能量下未观察到各向异性而不利。
2019-02-02 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
Neutrino and Cosmic-Ray Release from Gamma-Ray Bursts: Time-Dependent Simulations
我们重新审视了中微子和超高能宇宙线（UHECR）的生产从伽马射线暴（GRB）与时间相关的质子诱导级联的模拟。这种方法可以产生自洽的光子、中微子和逃逸中子谱。为了得到综合的背景光谱，我们考虑了爆发亮度和脉冲持续时间的时间尺度的分布。一个基准的情况下，与标准的伽玛射线暴光度函数，一个散装洛伦兹因子$Γ=300$和质子伽玛射线光度分数$f_{\rm p}=10$，是一致的中微子上限和观测到的UHECR强度在$\sim 10^{20}$ eV，而需要不同类型的UHECR源在脚踝。对于基准情况下，伽玛暴在亮度函数的亮端，贡献了大部分的中微子，其光子光谱基本上被二次光子扭曲。这样明亮的伽玛暴数量很少，减少它们的$f_p$可以消除畸变，同时减少中微子的产生。即使我们忽略最亮的伽玛暴的贡献，GZK能量的UHECR产生率几乎没有变化。这些名义GRB模型，特别是与$L_{\rm iso} \lesssim 10^{53} ~\mbox{erg} ~\mbox{s}^{-1}$，似乎满足目前的限制，只要是候选UHECR源以上的脚踝能量。
2014-02-25 astro-ph.HE
Espresso Acceleration of Ultra-High-Energy Cosmic Rays up to the Hillas Limit in Relativistic MHD Jets
Espresso是一种新的超高能宇宙射线（UHECR）加速模型，其中超新星遗迹中产生的低能宇宙射线在强大的活动星系核（AGN）的相对论喷流中经历一次再加速，达到能量高达$10^{20}$ eV。为了测试espresso框架，我们通过在超相对论射流的现实3D磁流体动力学（MHD）模拟中传播100，000个粒子，从注入到最高能量的自下而上遵循UHECR加速。我们发现，模拟同意与分析预期的轨迹的个别粒子。我们还量化了CR种子的$\sim 10\%$在能量上获得了$\simΓ^2$的因子，其中$Γ$是射流的有效洛伦兹因子;此外，大约$0.1\%$的粒子经历了两次或更多次发射以实现超过$Γ^2$的增益。粒子通常被加速到射流的希拉斯极限，这表明浓咖啡机制应该在典型的AGN射流中将银河系CR提升到UHECR。最后，我们讨论了如何浓咖啡加速AGN喷流是一致的UHECR光谱和化学成分，也与UHECR到达方向测量的俄歇和望远镜阵列。
2019-09-13 astro-ph.HE
Evaluations of uncertainties in simulations of propagation of ultrahigh-energy cosmic-ray nuclei derived from microscopic nuclear models
本研究利用密度泛函理论的无规相位近似（RPA）计算光核反应截面，评估其在UHECR核传播模拟中带来的不确定性，发现相关差异可能超过能谱统计和观测数据的不确定性。
2023-05-25 astro-ph.HE nucl-th
The optical depth including Lorentz invariance violation energy threshold shifts
洛伦兹不变性破坏（LIV）作为粒子色散关系的一般修改引入可以改变成对产生的光子能量阈值，这修改了预期的伽马射线通量从天体物理源。在这项工作中，我们回顾了这一现象，并探讨其后果，通过在光学深度的衍生效应。然后，通过寻找TeV伽马射线谱中的亚光速LIV签名，我们提出了严格的限制LIV能量标度在领先的顺序n=1和2。最后，我们提出了预测通量的GZK光子，包括LIV，在天体物理的情况下，最好的描述UHECR数据。
2019-01-10 astro-ph.HE
Spectra for Reactions in Astrophysical Electromagnetic Cascades with Lorentz Invariance Violation: The Vacuum Cherenkov Effect
本文首次推导并数值验证了由洛伦兹不变性破坏引起的真空切连科夫辐射光谱，为从唯象上限制量子引力模型中的洛伦兹对称性破缺提供了依据。
2024-12-23 astro-ph.HE
Ultra high energy cosmic rays from super-heavy dark matter in the context of large exposure observatories
超高能宇宙射线（UHECR，$E>10^{18}$ eV）的起源至今仍不确定。然而，由于皮埃尔俄歇天文台和望远镜阵列天文台的数据，已经取得了很大的进展。UHECR通量呈现两个主要特征，被称为脚踝的光谱硬化和在较高能量下的抑制。实验数据表明，在脚踝以上的UHECRs流量占主导地位的星系外组成部分的天体物理起源。然而，少数组成部分的外来起源，占主导地位的流量超过抑制仍然是兼容的，与目前的数据。因此，存在一部分UHECR通量来源于星系晕中聚集的超重暗物质粒子衰变的可能性。在这些情况下，主要的贡献来自我们星系的晕。在这篇文章中，识别这些场景的背景下，未来非常大的曝光宇宙射线观测站的可能性进行了研究。值得一提的是，位于附近宇宙的河外晕的贡献也包括在这些研究中。
2019-09-19 astro-ph.HE
Effects of Lorentz invariance violation on cosmic ray photon emission and gamma ray decay processes
在这项工作中，我们使用洛伦兹不变性破坏（LIV）作为一个通用的修改粒子色散关系，研究单光子发射的一些后果，称为真空切伦科夫辐射，和光子衰变过程中的宇宙射线和伽马射线。这些过程在洛伦兹不变量理论中是被禁止的，但在LIV假设下是允许的。我们发现，发射率有依赖于宇宙线的初级质量和电荷，可以修改的UHECR谱。此外，LIV显着增强光子衰变成一个电子-正电子对超过一定的能量阈值。这最后一个效应可以用来限制LIV能量标度，从直接观察非常高的能量宇宙光子事件的伽马射线望远镜。
2017-09-24 astro-ph.HE
Implications of the UHECRs penetration depth measurements
对PAO的UHECR穿透深度测量的简单解释表明，在能量范围$1.1 - 35 \cdot 10^{18} $ eV处存在从质子到较重原子核的跃迁。详细比较这些数据与空气簇射模拟揭示了强烈的限制，在所观察到的流量的轻核（质子和他）的数量。我们发现一个强大的上限上所观察到的质子部分的UHECRs通量，我们排除了由质子和他为主的组合物。加速度和传播效应导致观察到的成分与源处的成分不同。使用一个简单的玩具模型，考虑到这些影响，我们表明，观测需要极端的金属丰度与金属质子质量比为1：1的来源，这是一个比太阳丰度大一百倍。这种组合物施加了一个几乎不可能的约束所有目前的天体物理模型UHECR加速器。这可能为在$\sim 100$ TeV出现的新物理学提供了第一个线索，并导致在这些能量下更大的质子截面。
2012-12-10 astro-ph.HE hep-ph
Testing Lorentz Invariance with Neutrinos from Ultrahigh Energy Cosmic Ray Interactions
我们以前已经表明，非常少量的洛伦兹不变性破坏（LIV），抑制光子相互作用的高能宇宙射线（UHECR）与宇宙背景辐射（CBR）光子，可以产生一个光谱的宇宙射线，这是一致的，目前观察到的皮埃尔俄歇天文台（PAO）和HiRes实验。在这里，我们计算了相应的通量的高能中微子产生的UHECR质子的传播通过的CBR中存在的LIV。我们发现，LIV产生的最高能量的中微子的通量和减少的中微子能流谱的峰值的能量的减少，这两个依赖于LIV的强度。因此，UHE中微子光谱的观测为最高能量下LIV的存在和数量提供了明确的测试。我们进一步讨论了当前和未来提出的探测器进行此类观测的能力。
2010-11-10 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
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
Searching for Lorentz-violating Signatures from Astrophysical Photon Observations
作为爱因斯坦狭义相对论的基本对称，洛伦兹不变性经受住了非常严格的检验。但仍有进行此类测试的动机。首先，许多量子引力理论都认为在普朗克能量尺度下违反了洛伦兹不变性。其次，即使是微小的偏离洛仑兹对称性，也可以随着粒子的长距离旅行而积累，从而在可达到的能量下产生可检测的效应。由于它们的长基线和高能量发射，天体物理观测提供了光子部门洛伦兹不变性的敏感测试。在本文中，我简要介绍了我们用来寻找洛伦兹破坏签名的天体物理方法，包括真空色散和真空双折射。
2022-10-05 astro-ph.HE hep-ph
Improved Bounds on Lorentz Symmetry Violation From High-Energy Astrophysical Sources
对天体物理源中超相对论性电子的同步辐射和逆康普顿辐射的观测，可以揭示这些电子的能量-动量关系的许多信息。因此，它们可以用来限制电子扇区中洛伦兹破坏的可能性。最近的$γ$射线望远镜数据允许洛伦兹破坏电子$c^{νμ}$参数被约束得非常好，所以所有的界限都在$7\times 10^{-16}$或更好的水平。
2021-04-09 astro-ph.HE hep-ph
Neural Posterior Estimation for UHECR source inference from 3D propagation simulations
Max Planck Institute for Physics（马克斯·普朗克物理研究所）；Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）
本文提出基于模拟的推断框架，利用三维CRPropa~3模拟生成校准的后验分布，用于推断UHECR事件的能量、距离、方向和初级成分，实现了高精度的源参数恢复。
2026-05-01 astro-ph.HE astro-ph.IM
Searches for Lorentz-Violating Signals with Astrophysical Polarization Measurements
天体物理观测是一个强有力的工具，以限制光子部门的洛伦兹不变性破坏的影响。高红移的天体提供了最长的可能基线，伽马射线望远镜使我们能够观察到一些最高能量的光子。观测包括偏振测量和瞬态或可变物体的飞行时间测量，以约束真空双折射和色散。观测覆盖整个天空的多个源允许提取对各向异性的约束。在本文中，我回顾的方法和最近的结果洛伦兹和CPT不变性违反限制来自天体物理偏振测量的标准模型扩展的框架。
2019-07-15 astro-ph.HE hep-ph
Testing Lorentz Symmetry using High Energy Astrophysics Observations
我们讨论了一些洛伦兹对称性的检验，这些检验是通过对高能宇宙射线、伽马射线和中微子的天体物理观测而成为可能的。这些是洛伦兹对称性破坏最敏感的测试之一，因为它们是人类已知的最高能量现象。
2017-09-26 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Tests of Lorentz Invariance Using High Energy Astrophysics Observations
高能天体物理学观测提供了最好的可能性来检测洛伦兹不变性的非常小的破坏，例如可能与普朗克尺度附近的时空结构有关。我讨论了洛伦兹不变性违反，可以表现出通过观察光谱，偏振和时间的伽马射线从活动星系核和伽马射线暴的可能签名。对超高能宇宙射线和极高能中微子光谱的观测提供了其他敏感的测试。我还讨论了一个新的飞行时间的费米伽玛射线空间望远镜的GRB 090510的观测分析。这些基于高能天体物理观测的结果对时空物理和量子引力模型具有重要意义。
2013-07-19 astro-ph.HE hep-ph
Constraining the Mass Scale of a Lorentz-Violating Hamiltonian with the Measurement of Astrophysical Neutrino-Flavor Composition
研究了洛伦兹破坏对高能天体物理中微子味跃迁的影响。结果表明，洛仑兹破坏哈密顿量的出现可以极大地改变天体物理中微子的味跃迁几率。将洛伦兹破坏效应对到达地球的天体物理中微子味成分的预测与IceCube味成分测量进行了比较，IceCube味成分测量分析了$25~{\rm TeV}$和$2.8~{\rm PeV}$之间能量范围内的天体物理中微子事件。这样的比较表明，未来的IceCube-Gen 2将能够对中微子扇区中的洛伦兹违反哈密顿量进行严格的限制。计算了IceCube-Gen 2对Lorentz破坏哈密顿量中的维数- $3$ CPT-奇算子和维数- $4$ CPT-偶算子的灵敏度.预期的灵敏度可以改善从其他类型的实验中获得的电流约束的两个以上的数量级的参数空间的一定范围内。
2018-01-12 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Spectra for the Vacuum Cherenkov Effect in Astrophysical Electromagnetic Cascades with Lorentz Invariance Violation
本文首次推导了量子引力模型中洛伦兹不变性破坏导致的真空切伦科夫辐射反应光谱并进行了数值验证，为推导洛伦兹不变性破坏的限制提供了依据。
2025-11-05 astro-ph.HE hep-ph
Ultra-High Energy Astrophysical Neutrino Detection, and the Search for Lorentz Invariance Violations
越来越多的基于Askaryan效应和南极冰的超高能中微子（UHE-nu）观测站能够搜索洛伦兹不变性破坏（LIV）。ARA、ARIANNA、ANITA和EVA的合作有能力通过测量GZK过程中产生的中微子的通量和能量分布来约束标准模型扩展（SME）。ARA未来在南极的扩张将进一步推动发现潜力。
2016-07-22 astro-ph.HE hep-ph
HERMES: Simulating the Propagation of Ultra-High Energy Cosmic Rays
对地球上的超高能宇宙射线（UHECR）的研究不能脱离对它们在宇宙中传播的研究。在本文中，我们提出了HERMES，\emph{ad hoc}蒙特卡罗代码，我们已经开发了现实的模拟UHECR传播。我们讨论了模拟宇宙学、磁场、与残余光子的相互作用以及次级粒子的产生所采用的模型。为了展示HERMES在天体粒子研究中的潜在应用，我们提供了UHE质子的存活概率，核的GZK视野和在地球上观察到的所有粒子光谱在不同的天体物理场景中的估计。最后，我们展示了从附近候选源产生的UHECR的期望到达方向分布。一个稳定版本的HERMES将在未来发布，供公众使用，与已经传播的原子核库一起，让社区使用我们的模拟器进行质量组成和能谱分析。
2013-05-19 astro-ph.HE astro-ph.IM
Delayed teraelectronvolt emission from GRB 980425/SN 1998bw and the origin of ultra-high-energy cosmic rays
超高能宇宙射线（UHECRs，E $> 10^{18}$ eV）的起源是现代天体物理学的重大谜团之一。有人认为，超高能ECR可以在伽马射线暴（GRB）和引擎驱动的超新星（SNe）中加速。在这里，我们报告发现了一个1.4太电子伏（TeV）的光子偏移0.97 $^{\circ}$从附近的网站（36.9兆秒差距）GRB 980425/SN 1998 bw爆炸。费米伽马射线太空望远镜上的大面积望远镜（LAT）于2018年11月17日探测到TeV辐射，这是在最初的GRB 980425/SN 1998 bw触发后20多年。LAT在银河系高纬度地区探测到TeV是非常罕见的，平均每年只有6次。我们认为延迟的TeV辐射与GRB 980425/SN 1998 bw的超高能宇宙射线和/或电子-正电子对被星系际磁场（IGMF）偏转并随后级联成次级伽马射线是一致的。基于TeV辐射的到达时间延迟，我们估计了IGMF的强度为$B \simeq 10^{-12}$ - $10^{-13}$ Gauss阶.这一结果支持了GRB 980425/SN 1998 bw中UHECR加速的可能性，并表明大多数检测到的UHECR产生于200 Mpc内的本地GRB/SN e。此外，来自0.9-31 Gpc的UHECR的次级光子也可以解释费米LAT探测到的能量为$\geq 1$ TeV的河外背景光子。
2023-01-31 astro-ph.HE hep-ex
Lorentz Symmetry breaking studies with photons from astrophysical observations
洛伦兹不变性破坏（LIV）可能是研究量子引力物理的一个很好的观测窗口。在过去几年中，所有主要的伽马射线实验都公布了用各种天体物理学来源寻找LIV的结果：用卫星上的探测器寻找伽马射线暴，用地面实验寻找活动星系核。本文综述了近年来空间和地面观测中关于非偏振光子飞行时间的研究。文中介绍了在时延搜索中使用的各种方法，并讨论了它们的性能。由于没有显着的时间滞后值被发现在实验精度的测量，目前的结果包括95%的置信水平限制的量子引力尺度上的线性和二次项的标准光子色散关系。
2011-02-21 astro-ph.HE gr-qc
Propagation of Ultra-High-Energy Cosmic Ray Nuclei in Cosmic Magnetic Fields and Implications for Anisotropy Measurements
皮埃尔俄歇天文台（PAO）的最新结果表明，能量高于$10^{19}$ eV的超高能宇宙线（UHECR）的成分可能由重核主导。一个重要的问题是，这种UHECR核的到达方向的分布是否可以表现出可观察到的各向异性或与它们的天体物理源对象的位置相关性，尽管通过干预磁场预期的强偏转。为此，我们模拟了UHECR核的传播，包括河外磁场和银河系磁场的模型。假设只有铁核稳定地从具有相等亮度的源注入，并且根据观测到的局部宇宙中的大尺度结构在空间上分布，在PAO迄今公布的事件数量下，如果UHECR源的平均数密度为$n_s >~ 10^{-6}$ Mpc $^{-3}$，并且与$n_s >~ 10^{-5}$ Mpc $^{-3}$在95%误差内与源无交叉相关一致。另一方面，在整个天空中有1000个高于$5.5 \times 10^{19}$ eV的事件，下一代实验可以揭示即使对于$n_s <~ 10^{-3}$ Mpc $^{-3}$也具有超过99%概率的自相关，并且对于$n_s <~ 10^{-4}$ Mpc $^{-3}$具有超过99%概率的与源的交叉相关。此外，我们发现，半人马座A的贡献是需要重现目前观察到的超UHECR在半人马座地区。初级重核在传播过程中产生的次级质子在所有情况下都起着至关重要的作用，如果重核的最大能量足够高，那么在小角度尺度上产生的各向异性应该提供源位置的强烈暗示。
2012-02-13 astro-ph.CO astro-ph.HE
Lorentz violation induced vacuum birefringence and its astrophysical consequences
在圈量子引力的电磁场中，光子的两个螺旋度具有不同的相速度和群速度，称为“真空双折射”。天体物理光源的线偏振光可能出现两种新现象：“峰值倍增”和“去偏振”。我们发现，观察这两种现象的标准是相同的。此外，从最近观测到的天鹅座X-1的$γ$射线偏振，我们得到了洛伦兹破坏参数$χ$的上限$\sim 8.7\times10^{-12}$，这是已知系统中最严格的约束。我们还建议分析费米LAT伽玛暴可能存在的“双峰”现象。
2011-06-08 astro-ph.HE hep-ph hep-th
Constraining photohadronic scenarios for the unified origin of IceCube neutrinos and ultrahigh-energy cosmic rays
在冰立方中测量的扩散中微子通量与超高能宇宙射线（UHECR）通量相当，这导致了高能中微子和UHECR背景的统一起源的概念。我们构建了一个通用的统一模型的源来解释UHECR数据在$\gtrsim 10^{19}$ eV，和高能中微子的能量超过$\sim100$ TeV的光介子生产过程的框架，并提供一般的约束源的属性。为了将宇宙射线加速到高能，必须实现一个具有适度有效的原位产生$\gtrsim 100$ TeV中微子的源环境，其光学深度为$0.1 \lesssim τ_{pγ}\lesssim 0.6$。测量到的宇宙射线和中微子的通量为源的光度及其速率密度设定了一个界限。虽然这些结果具有一定的普遍性，且适用于未知源总体，但在所提出的候选源中，只要适当选择等离子体外流的Lorentz体积因子、宇宙射线和磁场的均分参数，低亮度伽马射线暴（GRB）和潮汐破裂事件（TDEs）都可以满足要求。
2020-09-10 astro-ph.HE hep-ph
Constraints on neutrino speed, weak equivalence principle violation, Lorentz invariance violation, and dual lensing from the first high-energy astrophysical neutrino source TXS 0506+056
我们从第一个高能天体物理中微子源TXS 0506+056中推导出中微子速度、弱等效原理违反、洛伦兹不变性违反和双透镜的严格约束。中微子（IceCube-170922 A）和光子在类似的时间框架和相同的方向的观察是用来推导这些限制。我们描述的方式，这些约束可以进一步改善的数量级。
2019-11-04 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Improved limits on Lorentz invariance violation from astrophysical gamma-ray sources
洛伦兹不变性（LI）在科学中具有核心作用，它在某些高能尺度上的违反（LIV）与自然界中几个最有趣的难题的可能解决方案有关，如暗物质、暗能量、极端天体中的宇宙射线产生和量子引力。我们报告的基础上寻找LIV信号的传播伽马射线从天体物理源到地球。一个创新的数据分析，使我们能够提取前所未有的信息，从最新的数据集组成的111个能谱的38个不同的源测量目前的伽马射线观测站。没有发现LIV信号，我们表明，数据是最好的描述LI假设。我们推导出的LIV能量尺度的限制至少比目前文献中关于高能伽马射线中LIV的亚光速签名的限制好3倍。
2019-03-21 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Ultrahigh-energy cosmic-ray nuclei and neutrinos from engine-driven supernovae
跨相对论性超新星（SNe）可能是由中心引擎通过喷流或风驱动的，是超高能宇宙射线（UHECR）的候选来源之一。我们调查的加速和生存的UHECR核在外部反向冲击的情况下。利用Zhang等人（2018）中使用的成分模型，我们计算了逃逸宇宙射线和次级中微子的光谱。如果它们的局部速率是核心坍缩超新星速率的$\sim1$ %，那么观测到的UHECR谱和成分可以用宇宙线总能量${\mathcal E}_{\rm cr}\sim10^{51}$ erg来解释。UHECR核的最大能量可达$\sim 10^{20}-{10}^{21}\rm~eV$。在0.1-1 EeV的范围内，源中微子的扩散通量被预测为$\sim 10^{-11} - 10^{-10}~{\rm GeV}~{\rm cm}^{-2}~{\rm s}^{-1}~{\rm sr}^{-1}$，满足核存活边界。计算了相关的宇宙成因中微子通量，结果表明与源中微子通量相当，甚至更高。这些超高能中微子可以被终极探测器探测到，如巨型射电阿斯卡里安中微子探测器和极端多信使天体物理探测器。
2019-09-26 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Probes for String-Inspired Foam, Lorentz, and CPT Violations in Astrophysics
本文探讨了超临界弦理论与膜模型中的量子泡沫导致的洛伦兹和CPT破坏，构建唯象框架分析宇宙光子和中微子飞行时间延迟，并证明该模型满足LHAASO等天体物理观测的严格约束，为普朗克尺度时空对称性破缺提供统一解释。
2025-08-15 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Probing Lorentz Invariance Violation with Absorption of Astrophysical Gamma-rays by Solar Photons
本研究计算了天体物理γ射线与太阳光子作用产生正负电子对的吸收光深，纳入亚光速洛伦兹不变性破缺（LIV）的阈值修正，首次发现其可改变光深，提出可利用近太阳20TeV以上γ射线源观测探测LIV。
2024-03-11 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
