Cosmic ray spectral hardening due to dispersion in the source injection spectra
最近的宇宙射线（CR）实验发现，CR光谱经历了一个显着的硬化硬度超过几百个GV。我们建议，这是由许多源的CR能量谱的叠加，具有分散在注入光谱指数。采用与由费米$γ$射线观测得到的超新星遗迹相似的参数，我们可以很好地再现不同物质的观测CR谱。这可能被解释为支持膝盖以下的CR的超新星遗迹起源的证据。我们进一步提出，同样的机制可以解释的“脚踝”的超高能CR光谱。
2011-07-26 astro-ph.HE hep-ph
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
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
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
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
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
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
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
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
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
Properties of secondary components in extensive air shower of cosmic rays in knee energy region
本文用CORSIKA模拟膝区宇宙线广延大气簇射，比较不同次级成分的能量分辨率与原初核素鉴别能力，发现电磁粒子重建能量最优，μ子数密度鉴别能力最佳，为膝区探测器选型和核素鉴别提供依据。
2023-07-05 astro-ph.HE hep-ex
Microquasars as the major contributors to Galactic cosmic rays around the "knee"
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
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
Non-linear acceleration at supernova remnant shocks and the hardening in the cosmic ray spectrum
在过去的几年里，几个实验已经表明，膝盖以下的宇宙射线谱不是一个完美的幂律。特别是，质子和氦的光谱显示出在~200 - 300 GeV/核子的粒子能量下的光谱指数约为0.1 - 0.2的光谱硬化。此外，氦的光谱被发现比质子的光谱硬约0.1，并且在重元素的光谱中也发现了类似硬化的一些证据。在这里，我们考虑的可能性，硬化可能是一个分散的结果，在频谱的宇宙射线加速超新星遗迹冲击。这样的分散确实是预期的扩散冲击加速的非线性理论的框架内，预测陡峭的（硬）粒子谱较大（较小）的宇宙射线加速效率。
2017-10-14 astro-ph.HE
Impact of the spectral hardening of TeV cosmic rays on the prediction of the secondary positron flux
PAMELA卫星测量到的宇宙射线正电子分数的上升可能是由于地球周围kpc尺度上存在正电子的天体物理源，例如双星。然而，从正电子数据中评估这些源的性质需要对宇宙射线与星际气体相互作用产生的次级正电子成分有很好的了解。在本文中，我们调查的光谱硬化的宇宙射线质子和氦通量最近报告的ATIC 2和CREAM气球实验，二次正电子通量的预测的影响。我们发现，这种影响是不可忽略的，导致二次正电子通量的增加高达$\sim$ 60%以上的$\sim$ 100 GeV。我们提供了拟合公式，允许直接利用我们的结果，这可以帮助导出一个人最喜欢的主要正电子源，如电子或暗物质的约束。
2011-05-12 astro-ph.GA 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
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
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
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
Sensitivity of YAC to measure the light-component spectrum of primary cosmic rays at the "knee" energies
研制了一种新的空气簇射芯探测器阵列（YAC：羊八井空气簇射芯探测器阵列），用于测量中国西藏“膝”能区的初级宇宙线成分，主要测量轻组分。由16个探测器组成的原型实验（YAC-1）已在羊八井（海拔4300 m）建成并运行。自2009年5月以来，西藏。YAC-I安装在Tibet-III AS阵列中并一起运行。本文结合YAC-Ⅰ + Tibet-III阵列的实际观测条件，对YAC-Ⅰ + Tibet-III阵列在膝能附近对宇宙射线的宇宙线光分量的灵敏度进行了蒙特卡罗模拟。利用人工神经网络（ANN）从其他光成分中进行选择。模拟结果表明，用本文方法估计的光分量谱能很好地再现输入谱，误差在10%以内，但存在约30%的系统误差，主要是由于所用的主模型和互作用模型引起的。结果表明，全尺寸YAC和Tibet-III阵列对于研究宇宙线成分，特别是获得膝能附近质子和氦核的能谱是非常有效的。
2016-02-29 astro-ph.HE hep-ex
Nearby supernova remnants and the cosmic-ray spectral hardening at high energies
CREAM、TRACER和ATIC实验最近对几个核物种的宇宙射线谱的测量表明，在TeV能量下幂律谱指数发生了变化。可能的解释包括宇宙射线的非线性扩散冲击加速，银河系中较高和较低能量下不同的宇宙射线传播特性以及附近源的存在。在本文中，我们表明，如果超新星遗迹是我们银河系中宇宙射线的主要来源，附近遗迹的影响可以负责所观察到的光谱变化。使用的刚性依赖逃逸的宇宙射线从超新星遗迹，我们解释了明显观察到的性质，硬化的氦光谱发生在相对较低的能量相比，质子，光谱硬化不持续超过$\sim (20-30)$ TeV的能量。
2011-12-16 astro-ph.HE
Caught by its own light: Wimpzillas, the LHAASO knee and the diffuse $γ$-ray sky
Center for Astrophysics and Space Science (CASS), New York University Abu Dhabi（纽约大学阿布扎比分校天体物理学与空间科学中心）
利用LHAASO质子谱检验PeV能量超重暗物质衰变解释，虽能复现膝结构，但光子数据以数量级优势排除该模型。
2026-09-16 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
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
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
Scaling violation in interaction of cosmic ray hadrons and the nature of the 3 PeV knee in the spectrum of primary cosmic rays
在天山宇宙线站的混合实验HADRON中，研究了大范围空气簇射（EAS）核心区高能强子的能谱与EAS能量$E_0$的关系。在直接测量中首次发现，在$E_0$边界3PeV和20PeV之间，EAS强子的功率能谱的斜率局部减小，强子的平均能量相应地增加。这样的行为同意在EAS的阈值外观，在相同的能量范围内，一个长飞行的穿透组件，这是较早地揭示了在天山站。现在，我们重新考虑这个天山的结果与现代对撞机实验的新数据进行比较。该分析允许明确的状态的天体物理性质的穿透EAS组件，并讨论其可能的连接与起源的著名膝盖的宇宙射线的能谱在$E_0\simeq 3$ PeV。
2021-11-18 astro-ph.HE hep-ex
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
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
Origin of hardening and universality of cosmic rays spectra in GV-PV rigidity region
最近的球载和卫星实验确定了宇宙射线光谱行为的新特征。对所有数据的分析表明，在$>200$ GV区观察到最丰富的初级宇宙线核谱随刚性增加而硬化。与此同时，次级宇宙射线的刚性依赖性明显不同。AMS-02数据表明，在200 GV以上，次级宇宙射线Li、Be、B比初级He、C、O硬化得更多。在本文中，我们讨论了一个新的情况下，自洽地描述这些新的宇宙射线谱的功能。我们证明了AMS-02测量的宇宙线谱的斜率的变化所造成的过渡从多个遥远的银河系源的贡献，包括核相互作用的粒子加速这些源与星际介质在银河系中游荡，主要是本地的贡献。我们还发现在刚性$R> 10^5$ GV处观察到光谱普适性。
2019-05-16 astro-ph.GA 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
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
Cosmic Ray Helium Hardening
CREAM和ATIC-2实验的最新观测表明：（1）在10^15 eV以下，宇宙线氦的谱比宇宙线质子的谱硬;（2）在10^11 eV/n以上，所有宇宙线氦的谱都变得硬。我们提出了一个新的图片，更高的能量CR产生在更多的氦丰富的区域来解释硬化（1）没有引入不同的CR氦源。在~100 TeV的氦质子比超过了大爆炸丰度Y=0.25的数倍，并且在扩散激波加速理论中没有再现不同的光谱。我们认为，CR产生于化学富集区，如超级气泡，和向外减少的丰度自然导致硬光谱的CR氦，如果CR逃脱超新星遗迹（SNR）的冲击，在能量依赖的方式。我们提供了一个简单的分析谱，它也很好地拟合了硬化（2），因为在~ 10^6 K的热超泡中，马赫数在减小。我们的模型预测硬和凹光谱较重的CR元素。
2011-01-21 astro-ph.HE
The shape of the cosmic ray proton spectrum
最近对能量范围为$10^2$-$10^5$ ~GeV的宇宙线质子的观测表明，该谱不能用简单的幂律来描述。磁谱仪PAMELA和AMS 02首先观测到的几百~GeV能量附近的光谱硬化，现在已经被几个量热计探测器（ATIC、CREAM、CALET、NUCLEON和DAMPE）证实。这些新的测量达到了更高的能量，并表明硬化对应于光谱指数的一个更大的台阶，而不是由磁光谱仪估计的。在更高的能量下（CREAM、NUCLEON和DAMPE）的数据表明，质子能谱在$E \approx 10^4$ ~GeV处发生了明显的软化。了解这些意想不到的光谱特征的起源是对银河系宇宙射线模型的重大挑战。一个重要的悬而未决的问题是，是否有额外的功能之间的质子谱软化和“膝盖”。广泛的空气簇射探测器，使用展开程序，需要在大气中的宇宙射线簇射建模，估计质子通量低于和周围的膝盖（在$E \simeq 3$ ~PeV）。然而，这些结果有很大的系统不确定性，并且彼此之间的一致性很差。最近由IceTop/IceCube提出的PeV能量范围内的测量表明，质子通量高于假设恒定斜率计算的直接测量的外推，因此需要在膝盖以下存在额外的光谱硬化。这一点的澄清是非常重要的银河宇宙射线的起源的理解，也是必不可少的精确计算的能量范围内（$E \gtrsim 10$ ~TeV）的大气中微子的光谱，它们构成了新兴的天体物理$ν$信号的前景。
2019-11-04 astro-ph.HE
Distributed accelerators in the jet of Centaurus A: the origin of the spectral hardening of very high energy gamma-rays
Kindai University Technical College（近畿大学技术学院）；Institute for Global Science, Mie（三重县全球科学研究所）
本文提出结合丝状喷流模型的同步辐射自Compton机制，解释室女座A的极高能伽马射线发射。通过非均匀磁场和电流丝结构，推导出电子最大洛伦兹因子超过10^8，并解释了H.E.S.S观测到的伽马射线谱变硬现象。
2026-03-22 astro-ph.HE
Oblique Shocks at Supernova Remnants in Massive Star Clusters: A Model for the Cosmic-Ray Knee Observed by LHAASO
Universidade Estadual de Londrina (UEL)（隆德里纳州立大学）；INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri（意大利国家天体物理研究所阿切特里天文台）；Universidade Federal do Paraná (UFPR)（巴拉那联邦大学）；Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)（圣埃斯皮里图联邦大学）；Universidade Tecnológica do Paraná (UTFPR)（巴拉那技术大学）；Universidade Federal da Integração Latino-Americana (UNILA)（拉丁美洲一体化联邦大学）
本文提出大质量恒星团中的斜激波是加速宇宙射线至能量谱膝部的主要机制，通过结合超新星和集体风激波的作用，解释了宇宙射线膝部的形成及多PeV能量的加速效率。
2026-04-09 astro-ph.HE hep-ph
Cosmic Rays in a Galactic Breeze
受发现的非热费米泡功能下面和上面的银河平面，我们调查的情况下，这些气泡是通过银河系中心流出形成的。宇宙射线（CR）在银河微风外流中扩散和平流，与周围的气体相互作用，产生伽马射线发射，提供了一个近似平坦的表面亮度分布，如观察到的。应用相同的流出轮廓进一步内的磁盘，由此产生的影响，可观察到的CR光谱特性的确定。硬化的光谱由于在一个特定的能量范围内的平流和扩散传播的竞争被注意到，即使在限制的情况下，在磁盘和晕中的CR扩散系数相等。据推测，这种硬化效应可能与在$\approx 200$ GV刚度下CR谱中观察到的硬化特征有关。
2017-01-09 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
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
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
Pulsar Outer-gap Electrodynamics: Hardening of Spectral Shape in the Trailing Peak in Gamma-ray Light Curve
研究了外磁层粒子加速器脉冲γ射线辐射的光谱特性。无论是正电子还是电子，都被磁场取向的电场向外加速，通过曲率过程发射伽马射线。由于粒子在旋转磁层的尾侧沿着相对直线的路径运动，因此它们获得更高的洛伦兹因子，从而比在磁层的前侧发射出更多能量的伽马射线。它首先表明，截止能量的曲率辐射的演变与旋转相位由于粒子路径的曲率半径的变化，并在稍晚的阶段的γ射线光变曲线中的拖尾峰的最大值。
2011-04-28 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
Anomaly in the cosmic-ray energy spectrum at GeV-TeV energies
最近通过各种实验对宇宙射线的测量发现，宇宙射线的能谱在TeV区域比在GeV能量区域更硬。光谱硬化的起源还不清楚。在本文中，我们讨论了光谱硬化可能是由于与银河系中的老超新星遗迹有关的弱激波对宇宙射线的再加速效应。
2015-05-04 astro-ph.HE
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
Multimessenger Concordance for the Cygnus Region as the Source of the Cosmic-Ray Knee
Gran Sasso Science Institute（格兰萨索科学研究所）；INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso（意大利国家核物理研究所，格兰萨索国家实验室）；The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Yukawa Institute for Theoretical Physics（京都大学汤川理论物理研究所）；University of L’Aquila（拉奎拉大学）；INAF Osservatorio Astrofisico di Arcetri（意大利国家天体物理研究所阿切特里天文台）；Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）
研究通过结合地球上的宇宙射线测量与高能伽马射线观测，发现塞弗地区可能作为PeVatron源，提供多信使一致性的解释。
2026-03-23 astro-ph.HE hep-ph
A possibility of interpretation of the cosmic ray kneenear 10 TV as a contribution of a single close source
本文描述了一个近点闪光灯源的宇宙射线扩散传播模型，并用这个模型对实验观测到的光谱不规则性进行了近似。我们表明，这种光谱的不规则性可以解释使用所提出的模型，并提供最可能的特性，这样的源以及几个观察到的和确定的来源，可以成为候选人的这个角色。
2019-07-13 astro-ph.HE
"Discrepant hardenings" in cosmic ray spectra: a first estimate of the effects on secondary antiproton and diffuse gamma-ray yields
CREAM最近的数据似乎证实了早期的建议，即初级宇宙线（CR）光谱在几TeV/核子比在10-100 GeV范围内更难。此外，氦和更重的原子核光谱出现系统硬比质子通量在相应的能量。我们在这里注意到，如果测量反映的星际通量（相对于本地的影响）的内在功能，预计在sub-TeV范围内的次级产额，如反质子和弥漫的伽马射线的可观的修改。目前，对这些特征的起源的无知代表了天体物理参数提取以及间接暗物质搜索的背景估计中的系统误差。我们发现，光谱的修改是明显的100 GeV以上，并可以负责~30%的影响，反质子的能量接近1 TeV或伽马的能量接近300 GeV，相比目前考虑的预测的基础上简单的外推输入通量从低能量的数据。或者，如果该特征来自本地源，则不相关的光谱变化可能会出现在反质子和高能伽马射线中，后者可能依赖于视线。
2011-01-19 astro-ph.HE hep-ph
The Connection Between the Positron Fraction Anomaly and the Spectral Features in Galactic Cosmic-Ray Hadrons
最近关于银河宇宙线轻子和强子的数据引起了两个令人兴奋的问题：在轻子方面，在~10 - 300 GeV能量下，CR正电子分数e+/（e- + e+）上升的起源;在强子方面，在~TeV能量下，在CR质子和核中观察到的光谱硬化的性质。轻子异常表明附近存在e+/-源。有人提出，通过CR强子与周围介质的相互作用，可以在附近的超新星遗迹（SNRs）内产生高能正电子。这种机制的一个独特的预测是硼碳比的高能上升，这还没有被观察到。它还需要旧的SNR（无效的磁场放大和慢冲击速度），这不能解释观察到的CR强子谱膝能量（~5 PeV）。我们提出了一个新的图片，除了这样一个附近的CR加速器，CR强子的高能谱提供了大规模的人口的SNR，平均年轻，可以有效地加速CR到膝盖。在这种情况下，CR强子的谱硬化可以自然地解释为两个分量之间的跃迁。正如我们将要展示的，我们的双组分模型打破了正电子分数和硼碳比之间的联系，根据数据，现在预测硼碳比随着能量的增加而减少。即将到来的AMS数据将是测试这一模型的关键。
2015-04-15 astro-ph.HE hep-ph
