Symmetrizing the signal distribution of radio emission from inclined air showers
倾斜空气簇射的无线电探测目前受到特别关注。它可以用非常稀疏的天线阵列进行，并产生电磁空气簇射分量的纯测量，从而提供与使用粒子探测器测量μ子分量高度互补的信息。然而，无线电为基础的重建倾斜的空气簇射是具有挑战性的光诱导的无线电信号分布的不对称性，早迟效应以及地磁和电荷过剩辐射的叠加。我们提出了一个模型的无线电发射的信号分布从倾斜的空气淋浴，它允许明确的补偿这些不对称性。在第一步骤中，去除几何早-晚不对称性。其次，作为空气簇射几何形状的函数的电荷过剩分数的通用参数化，大气密度分布和从簇射轴的横向距离被用来补偿的电荷过剩的贡献的信号。纯地磁辐射的信号分布，然后与旋转对称的横向分布函数，面积积分产生的辐射能量作为宇宙射线能量的估计。我们提出了我们的模型的细节和性能，这奠定了坚实的基础和精确的重建倾斜的空气簇射从无线电测量。
2019-08-30 astro-ph.IM
Anatomy of an extensive air shower: building an optimal radio emission calculation
Radboud University Nijmegen（奈梅亨拉德堡德大学）；IMAPP；Nationaal Instituut voor Kernfysica en Hoge Energie Fysica (NIKHEF)（荷兰核物理与高能物理国家研究所）
针对超高能天体粒子物理中广延空气簇射射电辐射计算耗时的问题，本文提出CREPES算法，实现了速度超三个数量级的快速计算，同时保持了计算精度。
2026-08-27 astro-ph.IM
Reconstruction of air-shower measurements with AERA in the presence of pulsed radio-frequency interference
Auger工程无线电阵列（AERA）位于阿根廷的Pampa Amarilla，远离大型人类住区。然而，现场存在强烈的脉冲射频干扰（RFI）背景，这不仅使无线电自触发具有挑战性，而且还对空气簇射测量的有效和纯重建提出了问题。我们提出了我们的标准事件重建如何利用几种策略来识别和抑制脉冲噪声，并量化我们的算法的效率和纯度。这些策略可以用于任何在脉冲RFI存在下获取无线电数据的实验。
2019-06-12 astro-ph.IM
A Rotationally Symmetric Lateral Distribution Function for Radio Emission from Inclined Air Showers
倾斜空气簇射的无线电探测目前受到极大的关注。为了开发潜力，需要开发合适的事件重建。在这个方向上的第一步是无线电信号的横向分布的模型的发展，在倾斜的空气簇射的情况下，表现出不对称性，由于“早-晚”的影响，除了通常的不对称性，从叠加的电荷过剩和地磁发射。我们提出了一个模型，纠正所有的不对称性，并成功地描述了横向分布的能量通量与旋转对称的功能。这就提供了获取辐射能量的途径，作为宇宙射线原初能量的量度，并且对簇射极大值的深度也很敏感。
2018-10-31 astro-ph.IM
A method for high precision reconstruction of air shower Xmax using two-dimensional radio intensity profiles
宇宙射线的质量组成包含了关于其起源的重要线索。需要精确的测量来解决长期存在的问题，例如从银河系到河外起源的过渡，以及在最高能量下观察到的截止的性质。可以通过测量高能宇宙射线撞击地球大气层所产生的空气簇射的簇射最大值Xmax的大气深度来研究其组成。我们提出了一种新的方法来重建Xmax的基础上无线电测量。空气簇射的无线电发射机制是一个复杂的过程，在地面上产生不对称的强度模式。这种流型的形状很大程度上取决于簇射的纵向发展。我们重建Xmax拟合二维强度分布，模拟与COREAS，从LOFAR射电望远镜的数据。在密集的LOFAR核心中，数百个天线同时探测到空气簇射。模拟结果与数据吻合得非常好，表明辐射机制现在已经得到了很好的理解。LOFAR簇射的Xmax重建的典型不确定度为17 g/cm^2。
2014-09-01 astro-ph.IM
Modelling the Radio Emission of Inclined Air Showers in the 50-200 MHz Frequency Band for GRAND
本文针对GRAND的50-200 MHz频段，基于CoREAS模拟适配倾斜空气簇射射电信号模型，通过拟合地磁能量注量重建辐射能量，并详述信号模型与事件重建方法。
2024-08-30 astro-ph.IM
Expected performance of air-shower measurements with the radio-interferometric technique
利用射电天线阵列进行干涉测量是天文学中一种强大且广泛使用的技术。最近，这项技术已被重新用于重建广泛的空气淋浴[1]。这种无线电干涉技术利用了数十亿次级簇射粒子发射的无线电发射的相干性来重建簇射参数，特别是簇射轴和簇射最大值$X_\mathrm{max}$的深度。先前用理想化检测器在模拟上证明的准确性是非常有希望的。在这篇文章中，我们评估的潜力，干涉$X_\mathrm{max}$测量使用（模拟）倾斜的空气淋浴稀疏的天线阵列在现实条件下。要确定的无线电干涉技术与各种天线阵列的应用的先决条件，在天线之间的时间同步和它的相互依赖性与天线密度的不准确性的影响进行了详细研究。我们发现天线多重性（每个事件）和最大可接受的时间抖动之间有很强的相关性，即，时间同步不准确。对于在30至80 MHz的常用频带中以精确到1 ns内的时间同步记录的数据，需要$> 50$的天线多重性以实现$σ_{X_\mathrm{max}} \lesssim 20$ g cm $^{-2}$的$X_\mathrm{max}$分辨率。对于以2 ns精度记录的数据，已经需要$\gtrsim 200$天线来实现该$X_\mathrm{max}$分辨率。此外，我们发现从在更高的观测频率下模拟的数据重建$X_\mathrm{max}$没有优势，即，高达几百MHz。最后，我们提供了一个概括我们的结果从非常倾斜的空气淋浴垂直的几何形状…
2021-02-26 astro-ph.IM
Estimation of aperture of the Tunka-Rex radio array for cosmic-ray air-shower measurements
空气簇射射电探测技术的最新进展为未来的宇宙射线射电探测器铺平了道路。数字无线电阵列可以测量空气簇射能量及其最大深度，其分辨率可与领先的光学探测方法相媲美。关于宇宙射线射电仪器的剩余挑战之一是准确估计其效率和孔径。我们提出了一个概率模型来应对这一挑战。我们使用该模型来估计通卡-雷克斯无线电阵列的效率和孔径。该模型的基础是一个参数化的无线电足迹和概率处理的检测过程中的天线和阵列的水平。通过这种方法，我们可以估计空气簇射的探测效率作为其到达方向，能量和在地面上的影响点的函数。此外，在我们的概率方法中，空气簇射检测过程的不同阶段之间的透明内部关系使得能够估计效率的不确定性，因此，无线电阵列的孔径。该模型的细节将在贡献中介绍。
2021-08-10 astro-ph.IM
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
An air shower array for LOFAR: LORA
LOFAR是一种新型射电望远镜，可以探测由极高能宇宙射线引起的空气簇射的射电辐射。它还可以寻找由超高能宇宙射线或中微子引起的月球粒子级联的无线电发射。为了补充无线电探测，我们正在LOFAR核心中直径为$\sim 300$ m的区域内建立一个小型粒子探测器阵列LORA（LOfar Radboud空气簇射阵列）。这将有助于触发和确认LOFAR天线对空气簇射的无线电探测。在本文中，我们对LORA进行了简短的概述并讨论了其现状。
2011-02-04 astro-ph.IM
Geant4 simulations of radio signals from particle showers for the SLAC T-510 experiment
SLAC T-510实验的目的是在受控实验室实验中再现超高能宇宙射线引起的空气簇射的无线电发射物理学，目的是测试模拟无线电发射物理学的既定形式：“端点”形式主义和“ZHS”形式主义。这些形式主义的模拟结果可以解释由磁感应横向电流辐射和Askaryan（电荷过剩）效应的叠加。在这里，我们提出了Geant 4模拟的实验结果与两种形式，考虑到实验设置的细节（束能量，目标几何形状和材料，磁场配置和折射效应），以测试这一假设
2017-02-01 astro-ph.IM
Thunderstorm electric fields probed by extensive air showers through their polarized radio emission
我们观察到一个大部分的圆偏振的无线电发射从广泛的空气阵雨记录在雷暴，远高于在公平的天气情况下测量的空气阵雨的发射。我们表明，在雷暴期间测量的空气阵雨的圆极化可以解释的横向电流的方向的变化作为高度的函数引起的大气电场。因此，通过使用这些事件的完整的斯托克斯参数，我们得到了一个很好的表征的电场在雷暴云。我们还测量了一个大的水平分量的电场在两个事件，我们已经分析。
2017-03-20 astro-ph.IM
Study of electromagnetic backgrounds in the 25-300 MHz frequency band at the South Pole
广泛的空气簇射可以用无线电表面探测器通过无线电信号探测到。一个很有前途的理论的主要发射过程是相干同步辐射发射的e+ e-簇射粒子在地球的磁场（地球同步辐射效应）。无线电空气簇射探测器可以扩展IceTop，IceCube顶部的空气簇射探测器。这可以增加冰顶的灵敏度，以更高的淋浴能量和倾斜的淋浴显着。来自空气簇射的μ子是中微子望远镜IceCube背景的主要部分。因此，表面无线电空气簇射探测器可以作为这种μ子背景的否决探测器。在2007年，用单天线进行的初始无线电背景测量揭示了一个连续的电磁背景，预示着无线电空气簇射探测的低能量阈值。然而，短脉冲无线电干扰可以模拟真实信号，并且必须在感兴趣的频率范围内进行识别。2009年南极冬季，在南极用两种不同类型的地面天线测量了电磁背景的这些特性。总共四个天线被放置在距离彼此最多400米的地方。2010年，一个小型的八通道地面探测器将在南极雪地上测试一种带有大型偶极天线的幅度阈值自触发策略。将描述安装。
2010-07-21 astro-ph.IM
Detection of elusive Radio and Optical emission from Cosmic-ray showers in the 1960s
在20世纪60年代，一个小型但充满活力的宇宙射线物理学家社区，开创了探测地球大气层中广泛空气簇射（EAS）的新光学方法，其主要目标是寻找高能宇宙伽马射线的点源。在这十年中，进展极为缓慢。由于当时使用的是相当原始的光收集系统，加上实际上无法拒绝强子簇射产生的压倒性背景，因此试图将簇射的光学切伦科夫辐射作为TeV伽马射线天文学的基础是困难和有问题的。与此同时，一些研究小组也在尝试对EAS的无线电辐射进行被动探测，作为一种可能的廉价、简单、独立的方法来探测和消除能量大于10^16 eV的簇射。到了1990年代末，无线电辐射被高度波束化，因此探测高能簇射的有效收集区域非常有限，降低了无线电特征作为独立簇射探测通道的有效性。到20世纪70年代初，人们对光学和无线电技术的早期乐观情绪开始消散，大大减少了研究活动。然而，经过长期的中断，这两条途径都及时恢复了，光学在20世纪80年代初，无线电在21世纪初。随着数字逻辑硬件的出现，强大的低成本计算，执行蒙特卡罗模拟的能力，以及最重要的是，大大改善了资金，快速发展成为可能。随着时间的推移，这项工作被证明是高能伽马射线天文学和中微子天体物理学的基础。在这里，第一个十年的实验研究在这两个领域进行审查。
2011-04-13 astro-ph.IM
Measurement of cosmic-ray air showers with the Tunka Radio Extension (Tunka-Rex)
通卡-雷克斯（Tunka-Rex）是一个探测西伯利亚宇宙射线空气簇射的射电探测器，由通卡-133（Tunka-133）触发，这是一个位于同一地点的空气-切伦科夫探测器。Tunka-Rex的主要目标是通过测量空气切伦科夫光和相同空气簇射发射的无线电信号来交叉校准两个探测器。这样我们就可以探索无线电探测技术的精度，特别是对于重建的初级能量和簇射最大值的深度。后者对初级宇宙射线粒子的质量很敏感。在本文中，我们描述了探测器的设置，并解释如何电子和天线已被校准。第一季的数据分析证明了宇宙射线空气簇射的检测，因此，检测器的功能。我们确认预期的依赖关系的检测阈值的地磁角和初级宇宙线粒子的能量和无线电振幅之间的相关性。此外，我们将无线电脉冲的重建幅度与CoREAS模拟的预测进行比较，在不确定性范围内找到一致性。
2015-09-29 astro-ph.IM
Synthesis of radio signals from extensive air showers using previously computed microscopic simulations
通过射电信号探测广泛的空气簇射（EAS）正成为研究最高能量中微子和宇宙射线的最有前途的技术之一。为了设计、优化和表征无线电阵列及其相关的重构算法，需要进行成千上万次的蒙特卡罗模拟。目前可用的模拟代码可能需要几天时间来计算单个淋浴产生的信号，使得不可能以具有成本效益和环境意识的方式在合理的时间内产生所需的模拟。在这篇文章中，我们提出了一种方法来合成预期的信号（全时间跟踪，而不仅仅是峰值振幅）在任何一点周围的簇射核心，给定一组信号模拟在有限数量的天线战略定位在一个模式，利用无线电波前的签名功能。该方法可以在三个极化方向上模糊地应用于电场或天线对电场的响应。合成信号可用于评估触发条件，计算通量或重建簇射入射方向，允许产生一个单一的模拟库，该模拟库可用于和重新用于无线电阵列及其相关重建方法的表征和优化，其时间为所需CPU时间的千分之一。
2020-08-14 astro-ph.IM
Reconstruction of radio signals from air-showers with autoencoder
通卡射电分机（Tunka-Rex）是一个数字天线阵列（63个天线分布在1平方公里范围内），与东西伯利亚的TAIGA天文台共址。Tunka-Rex测量30-80 MHz频带内的超高能宇宙射线引起的空气簇射的无线电发射。空气簇射信号是一个短的（几十纳秒）宽带脉冲。利用这些脉冲的时间位置和幅度，我们重建了空气簇射和初级宇宙射线的参数。低能事件（E<10^17 eV）的振幅由于背景的控制而不能用于成功的重建。为了降低检测的能量阈值，提高效率，我们使用自编码器神经网络，从测量数据中去除噪声。这项工作描述了我们的方法去噪的原始数据和进一步重建的空气淋浴参数。我们还提出了低能量事件重建与自动编码器的结果。
2021-01-08 astro-ph.IM
Background identification algorithm for future self-triggered air-shower radio arrays
对超高能宇宙射线、中微子和γ射线的研究是天体物理学中最重要的挑战之一。这些粒子的低通量不允许人们直接检测它们。探测是通过测量地球大气层中初级粒子产生的空气簇射来进行的。超高能空气簇射的无线电探测是一种具有成本效益的技术，与其他方法相比，它提供了一个精确的原始粒子参数和几乎完整的占空比的重建。现代无线电探测器的主要挑战是开发有效的自触发技术，以抵抗高水平背景和射频干扰。大多数现代无线电探测器接收由粒子或光学探测器产生的触发。无线电探测器自触发的开发将大大简化现有仪器的操作，使人们能够获得无线电方法的主要优势，并为建造下一代大型无线电探测器开辟道路。在目前的工作中，我们讨论我们在解决这个问题，特别是宽带脉冲的分类进展。
2020-06-11 astro-ph.IM
A high-precision interpolation method for pulsed radio signals from cosmic-ray air showers
针对SKA时代海量天线模拟成本过高的问题，提出基于傅里叶级数和三次样条的插值算法，用约200个天线即可高精度重建任意位置脉冲信号，兼顾精度与效率。
2023-08-16 astro-ph.IM
Prospects for a radio air-shower detector at South Pole
冰立方不仅是目前最大的中微子望远镜，而且也是世界上研究PeV至EeV范围内宇宙射线的最具竞争力的仪器之一，在该范围内，应该发生从银河系到河外来源的转变。用10-100兆赫范围的无线电传感器阵列进一步扩大该观测站，还将能够观测到来自空气簇射的地磁无线电发射。由无线电传感器、IceTop的地面采样站和IceCube的冰中光学模块组成的三重技术阵列将提供关于簇射发展的补充信息，这将大大提高对宇宙射线的认识，并增强观测站物理学范围的许多方面。在这里，我们提出了第一个结果，从两个探索设置部署在南极。从连续两个季节的数据中进行的噪声测量表明，专门为此目的设计的天线的预测和观察到的响应非常一致。射电背景被发现是高度占主导地位的银河噪声与一个惊人的缺乏人为的无线电发射器的频带从25-300兆赫。出于良好的适用性的位置，我们提出了第一个性能研究的建议无线电空气簇射测试阵列（RASTA）使用详细的蒙特卡罗模拟，并讨论其安装的前景。
2012-10-31 astro-ph.IM
Modeling the Aperture of Radio Instruments for Air-Shower Detection
稀疏数字天线阵是未来大规模宇宙线观测站的一种很有前途的探测技术。最近已经表明，这种仪器可以提供一个分辨率的能量和簇射最大值的水平上的其他宇宙射线探测方法。由于在30至80 MHz的传统频带中空气簇射无线电发射的主导地磁性质，无线电信号的幅度和极化强烈地依赖于到达方向的方位角和天顶距。因此，天线阵列的效率和孔径的估计比粒子或切伦科夫光检测器更复杂。我们已经建立了一个新的效率模型的基础上利用横向分布函数作为淋浴模型，和概率处理的检测过程。将该模型与通卡射电扩展站（通卡-雷克斯）测量的数据进行比较，通卡射电扩展站是一个数字天线阵列，面积约为1公里，位于西伯利亚的通卡宇宙射线和伽马射线天文学高级仪器（TAIGA）的$^2$。通卡-雷克斯探测器利用空气-切伦科夫和粒子探测器的触发器探测空气簇射的无线电发射。本研究是通卡-雷克斯测量宇宙线通量的重要一步，对于一般空气簇射的射电测量是重要的。
2019-09-04 astro-ph.IM
Measurement of the circular polarization in radio emission from extensive air showers confirms emission mechanisms
我们在这里报告一个新的分析，唯一确定的线性和/或圆偏振的无线电信号的广泛的空气淋浴的完整的四个斯托克斯参数。所观察到的依赖关系的圆极化的方位角和距离的淋浴轴是一个明确的签名的干扰贡献从两个不同的辐射机制，主要贡献由于地磁感应的横向电流和次要组件由于建立在淋浴前的过量电荷。在LOFAR测量的数据与第一原理的计算非常一致。这打开了使用圆偏振作为分析空气簇射结构的研究工具的可能性，例如用于确定大气电场。
2016-11-19 astro-ph.IM
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
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
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
On the Estimation of the Depth of Maximum of Extensive Air Showers Using the Steepness Parameter of the Lateral Distribution of Cherenkov Radiation
利用蒙特卡罗模拟的广泛的空气阵雨，我们表明，最大深度的阵雨，$X_{max}$可以估计使用$P=Q(100)/Q(200)$，在100和200米的簇射核心，这是已知的切伦科夫辐射在地面上的横向分布的陡度参数的切伦科夫光子密度的比率。一个简单的二次模型已拟合到一组数据从模拟广泛的空气淋浴，有关的陡度参数和淋浴的最大深度。然后在另一组模拟淋浴器上对该模型进行了测试。模拟的阵雨的实际最大深度与从切伦科夫光的横向分布获得的最大深度之间的平均差约为9 $g/cm^2$。此外，一个更直接的估计从$P$的初始粒子的质量的可能性进行了研究。这两个量之间的指数关系已被拟合。将该模型应用到另一组簇射中，我们发现初级粒子的估计质量与实际质量之间的平均差异小于0.5原子质量单位。
2021-06-04 astro-ph.HE astro-ph.IM
Analytic calculation of radio emission from parameterized extensive air showers, a tool to extract shower parameters
宇宙射线引起的大范围空气簇射的射电强度和极化足迹由簇射前沿等离子体云中电流分布的时间依赖结构决定。反过来，在等离子体云，纵向簇射结构的综合电荷电流分布的时间依赖性，是由有趣的物理，其中一个想提取，如位置和多重性的初级宇宙射线碰撞或在雷暴期间的大气中的电场的值。从簇射的足迹中提取簇射的结构需要解决一个复杂的逆问题。为了这个目的，我们已经开发了一个代码，半解析计算的无线电足迹的广泛的空气簇射给定的任意纵向结构。该代码可以用于优化过程中，以提取给定无线电足迹的最佳纵向簇射结构。基于空气簇射的普遍性，我们提出了一个简单的参数化的等离子体云的结构。这种参数化是基于蒙特卡罗簇射模拟的结果。导出参数化还教导了等离子体云的哪些方面对于理解在无线电发射足迹中看到的特征是重要的。计算出的无线电足迹进行了比较与微观的COREAS模拟。
2017-11-28 astro-ph.HE astro-ph.IM
Radio detection of air showers with LOFAR and AERA
高能宇宙射线撞击到地球大气层上会引发大范围的空气簇射。利用LOFAR射电望远镜和Pierre Auger天文台的Auger工程射电阵列（AERA），可以探测到来自空气簇射的射电辐射。最近的结果，从这两个实验。描述了无线电发射的测量特性。这些测量被用来推导高能宇宙射线的性质：它们的到达方向、能量和粒子类型（质量）。
2015-09-16 astro-ph.HE astro-ph.IM
Detection of extensive cosmic ray air showers by measuring radio emission
迄今为止，宇宙线空气簇射已被地面上广泛使用的闪烁计数器阵列探测到。同时采用了大气切伦科夫探测方法，该方法的观测周期仅限于无月夜。宇宙线空气簇射射电辐射的探测方法不是新的，而是比较古老的方法。用自触发系统的方法尚未探测到宇宙线空气簇射的无线电发射。如果有射电辐射的探测方法，就不存在像切伦科夫计数器那样的观测极限。高射频（RF）技术的发展可能使探测大范围空气簇射的无线电发射成为可能。可提供实验室校准的探针。利用这些天线，我们可以直接从宇宙线空气簇射中获得射频的绝对强度。检测无线电发射的主要问题是信号水平相当低。热噪声尤其是背景噪声源。对这些问题和检测方法进行了讨论。我们还描述了一种天线检测方法，以产生自触发信号和一种方法来识别空气簇射事件的自然和人工噪声。
2019-07-19 astro-ph.IM hep-ex
Measurement of horizontal air showers with the Auger Engineering Radio Array
位于阿根廷皮埃尔·俄歇天文台的俄歇工程无线电阵列（AERA）测量了30-80 MHz频率范围内广泛空气簇射的无线电发射。AERA由分布在17公里$^2$上的150多个天线站组成。AERA与俄歇表面探测器、荧光探测器和地下μ介子探测器（AMIGA）一起，能够以混合探测模式测量能量超过10 $^{17}$ eV的宇宙射线。AERA最适合探测$^{\circ}$天顶距的空气簇射，但是，使用俄歇表面阵列重建水平空气簇射，也可以测量非常倾斜的簇射。在这篇文章中，将介绍在天顶距范围从62 $^{\circ}$到80 $^{\circ}$的AERA数据的分析。CoREAS模拟预测，水平空气簇射的无线电发射足迹为几公里$^2$，这一点现已得到AERA测量的证实。这可能会导致无线电为基础的组成测量和能量测定的水平簇射在未来和中微子诱导簇射的无线电探测是可能的。
2016-09-18 astro-ph.HE astro-ph.IM
Radio detection of extensive air showers
在过去十年中，对地球大气层中产生的大范围空气簇射的无线电探测取得了巨大进展。今天，无线电探测在几个宇宙射线观测站中被例行使用。空气簇射中的无线电发射的物理学是众所周知的，并且已经开发了分析技术，以确定到达方向、能量和根据无线电测量对初级粒子质量的估计。所实现的决议是具有竞争力的那些更传统的技术。在这篇文章中，我简要回顾了最重要的成就，并讨论了未来应用的潜力。
2017-01-11 astro-ph.IM hep-ex
A parameterization for the radio emission of air showers as predicted by CoREAS simulations and applied to LOFAR measurements
测量来自空气簇射的无线电发射提供了直接测量所有空气簇射特性（包括簇射发展）的极好机会。为了在大规模实验中利用这一点，需要对地面上无线电信号的分布进行简单的分析参数化。低频阵列（LOFAR）的数据显示了一个复杂的二维模式的脉冲功率，这是敏感的簇射几何形状。横向信号分布的早期参数化已被证明不足以描述这些数据。在这篇文章中，我们提出了一个参数化来自空气簇射模拟。我们能够用双高斯拟合二维分布，需要五个拟合参数。所有参数都与空气簇射性质（如簇射能量、到达方向和簇射最大值）有很强的相关性。我们成功地应用参数化与LOFAR的数据，并讨论了空气簇射实验的影响。
2014-06-19 astro-ph.HE astro-ph.IM
Radio-Morphing: a fast, efficient and accurate tool to compute the radio signals from air-showers
无线电探测空气簇射是一项成熟的技术，在过去几十年中得到了发展。随着越来越大规模的实验，需要大量的空气簇射模拟来评估每个天线位置的无线电信号。Radio Morphing就是为了这个目的而开发的。它是一种半分析工具，能够根据给定位置的一个单一参考簇射的模拟数据，快速计算任何位置的任何空气簇射发射的无线电信号。它依赖于无线电发射的简单电磁标度定律（即，电场），然后在期望位置插入无线电脉冲。我们在这里提出的无线电变形方法，最近已实施的重大改进。升级版是基于修订和完善的标度定律，来自物理原理。它还包括一个新的空间插值技术，一个优秀的信号授时精度的纳秒的一部分，可以达到。这种新的实现，提供了模拟信号的峰-峰幅度的ZHAireS模拟的相对差异低于10%（分别为25%）的91%（99%）的天线，而计算时间减少了超过2个数量级相比，标准的模拟。这使得Radio Morphing成为一种有效的工具，可以快速准确地计算空气淋浴无线电信号。Askaryan发射的进一步实现或使得能够使用地磁场的输入值，将使与ZHAireS的相对差异减少几个百分点，并使该方法更具通用性。
2022-02-11 astro-ph.HE astro-ph.IM
Air Shower Radio Emission with Energy E$_0$$\geq$10$^{19}$ eV by Yakutsk Array Data
本文简要介绍雅库茨克射电天线阵的技术情况，以及对能量为ε $\geq$ 1 $\cdot$ 10 $^{19}$ eV的空气簇射粒子在32 MHz频率上引起的射电辐射进行测量所获得的一些初步结果。雅库茨克阵列在1987-1989年（第一组测量）和2009-2014年（新的一组测量）获得的数据。雅库茨克阵列首次记录了来自空气簇射的无线电发射，能量> 10 $^{19}$ eV，包括雅库茨克阵列记录的能量最高的簇射，能量为$\sim$ 2 $\cdot$ 10 $^{20}$ eV。
2016-09-12 astro-ph.HE astro-ph.IM
Template synthesis approach for radio emission from extensive air showers
提出一种混合模板合成方法，利用单个微观蒙特卡洛模拟和半解析关系生成广延大气簇射的射电发射，在$10^{17}$至$10^{19}$ eV垂直簇射中与CoREAS对比，重建精度达5%-10%。
2024-09-19 astro-ph.HE astro-ph.IM
Universality and template synthesis of cosmic ray air shower radio emission
准确预测宇宙射线空气簇射的无线电发射依赖于计算要求高的蒙特卡罗模拟，如CoREAS。我们的目标是加快这一进程，通过半解析合成模型，同时保持高精度，使用模拟无线电脉冲作为模板。我们提出了我们的关键概念，专注于发展的粒子级联和经验的影响，本地产生的无线电信号的模板处理。在这种情况下，来自小部分空气簇射的无线电发射的普遍性也变得重要，而大多数以前的研究都集中在远距离可观测的积分量上。
2019-08-26 astro-ph.HE astro-ph.IM
Radio Detection of ultra-high-energy Cosmic-Ray Air Showers
Bartol Research Institute, Department of Physics and Astronomy, University of Delaware（特拉华大学巴托尔物理与天文学研究所）；Institute for Astroparticle Physics, Karlsruhe Institute of Technology (KIT)（卡尔斯鲁厄理工学院高能粒子物理研究所）
本文介绍射电天线探测超高能宇宙射线大气簇射的原理、观测站及近期成果，强调其精度媲美传统技术，并展望其在下一代实验及搜寻光子和中微子中的作用。
2025-02-27 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
Imaging the radio-wave emission from extensive air showers
Radboud University Nijmegen（奈梅亨拉德堡德大学）；Nationaal Instituut voor Kernfysica en Hoge Energie Fysica (NIKHEF)（荷兰核与高能物理国家研究所）；Max-Planck-Institute for Nuclear Physics（马克斯·普朗克核物理研究所）
本文提出通过成像无线电波观测宇宙射线诱导的大气簇射，展示了该技术与切伦科夫技术的相似性，并指出多天线相机能更有效地捕捉单天线无法获取的信号。
2026-05-15 astro-ph.HE astro-ph.IM
Simulating radio emission from air showers with CORSIKA 8
本文介绍CORSIKA 8框架中射电模块的设计与实现，该模块支持两种时域算法模拟空气簇射射电辐射，并与CORSIKA 7和ZHAireS进行了直接比较验证。
2023-10-15 astro-ph.HE astro-ph.IM
Experimental evidence for the sensitivity of the air-shower radio signal to the longitudinal shower development
我们观察到的无线电横向分布的斜率之间的相关性，和59个单独的宇宙射线空气簇射事件的平均μ介子赝快度。无线电横向分布测量LOPES，一个数字无线电干涉仪与多探测器空气簇射阵列KASCADE-Grande，其中包括一个μ子跟踪探测器位于同一地点。实验证明射电测量对宇宙线空气簇射的纵向发展是敏感的。这是将射电阵列用于超高能粒子物理学和天体物理学的主要先决条件之一。
2012-03-18 astro-ph.HE astro-ph.IM
A new potential method for the $X_{\rm max}$ measurement of extensive air showers based on backtracking radio signals
提出一种通过回溯地面天线阵列无线电信号重建大气簇射无线电发射轮廓的新方法，计算高效且仅需最少模拟输入，在 $\rm 10^{17}-10^{18}\\,eV$ 能量范围内验证了其与簇射纵向轮廓强相关，为测量 $X_\mathrm{max}$ 提供了新途径。
2025-06-01 astro-ph.HE astro-ph.IM
The Auger Radio Infill SKALA Extension (ARISE): First Air-Shower Measurements
Institute for Astroparticle Physics (IAP), Karlsruhe Institute of Technology (KIT)（高能粒子物理研究所，卡尔斯鲁厄理工学院）
ARISE在奥格天文台部署18个SKALA v2天线，首次测量证实其能探测近垂直宇宙射线空气簇射的无线电信号，并验证了与表面探测器符合的到达方向重建。
2026-09-21 astro-ph.HE astro-ph.IM
Radio Morphing: towards a fast computation of the radio signal from air showers
在过去的几年里，无线电探测已经成熟，成为一种有竞争力的空气簇射探测方法。现在设想用数千个天线阵列来探测超高能宇宙射线或天体物理学起源的中微子。此类探测器的数据利用需要运行大规模的空气簇射模拟来评估每个天线位置的无线电信号。为了减少相关的计算成本，我们已经开发了一种半解析的方法来计算所发射的无线电信号，称为无线电变形。该方法包括在计算任何空气簇射在任何位置的无线电信号从一个单一的参考簇射在给定的位置通过i）这个参考簇射的电场幅度的缩放，ii）在模拟的位置上的等距和iii）在所需的位置的无线电脉冲的插值的模拟。这种技术使人们能够计算电场时间轨迹，其特征与标准计算方法获得的特征非常相似，但计算时间减少了几个数量级。在本文中，我们提出了这种新的工具，解释其方法，并讨论其局限性。此外，我们验证了一个典型的事件集的方法，为未来的GRAND实验表明，计算的峰值振幅是一致的，从ZHAireS模拟的结果，在这个特定的情况下，平均偏移为+8.5%，27.2%的标准偏差。无线电变形对信号强度的这种高估主要来自于对基本参考簇射的选择。
2019-07-26 astro-ph.HE astro-ph.IM
The Radio detection of inclined showers at the Pierre Auger Observatory
能量大于10 EeV的超高能宇宙射线（UHECR）定期到达地球，但其来源、加速机制、在宇宙中传播的细节以及粒子组成仍然是个谜。此外，与模拟相比，它们与大气的相互作用显示出意外的高μ子通量。为了解决这些问题，皮埃尔俄歇天文台，一个混合的3000平方公里的地基宇宙射线探测器，正在升级，特别是增加了一个全新的探测层，以测量广泛的空气簇射的射频发射。这种无线电探测器将早期无线电阵列（如俄歇工程无线电阵列）中开发的垂直簇射技术扩展到水平簇射，其精度预计与现有的地面阵列技术相似。它将提供一种新的测量倾斜淋浴，补充其他技术。详细的检测技术，设计和生产的完整的1660站无线电探测器和预期达到解决在UHECR天体粒子物理学的开放性问题。
2020-12-09 astro-ph.IM hep-ex
Interferometric Radio Measurements of Air Showers with LOPES: Final Results (ICRC 2017)
LOPES是KASCADE-Grande粒子探测器阵列的无线电扩展，由多达30个天线组成，测量40至80 MHz之间的宇宙射线空气簇射的无线电发射，能量阈值约为100 PeV。即使有粒子探测器的外部触发，在卡尔斯鲁厄理工学院的嘈杂环境中，也很难将空气簇射信号与无线电背景分离。对于典型的事件，这是唯一可能的，因为数字，干涉波束形成技术率先由LOPES宇宙射线探测。利用这种技术，LOPES在空气簇射的无线电发射及其与簇射性质的关系方面取得了重要发现，例如其能量和纵向发展。到目前为止，几乎所有的结果都已被随后的天线阵列所证实，但对于数字干涉测量，LOPES的结果仍然是唯一的。最近，我们完成了无线电发射的CoREAS模拟的端到端管道，包括测量的背景和所有已知的探测器响应以及干涉分析技术。因此，我们提出了一个更新的重建最重要的淋浴参数：到达方向，能量，和$X_\mathrm{max}$。
2017-08-02 astro-ph.HE astro-ph.IM
Radio detection of Extensive Air Showers (ECRS 2016)
宇宙射线空气簇射的主要由地磁产生的无线电发射的探测提供了空气切伦科夫和空气荧光探测的替代方案，因为它不限于晴朗的夜晚。像这些已建立的方法一样，无线电信号对量热能量和电磁簇射分量的最大值的位置敏感。这使得天线阵列成为粒子探测器阵列的理想延伸，其能量超过初级宇宙射线粒子的阈值约100 PeV。在过去的几年里，宇宙射线空气簇射的数字无线电技术再次取得了重大进展，现在有一个一致的图像，由几次测量证实的发射机制。AERA和Tunka-Rex天线阵列的最新结果证实，簇射能量的绝对准确性与其他探测技术一样好。此外，对无线电信号簇射最大值的敏感性已经在通卡-雷克斯的空气切伦科夫测量的直接比较中得到证实。密集天线阵列LOFAR在宇宙射线质量组成的准确性方面已经可以与现有技术相媲美。在未来，新一代的无线电实验可能会推动这一领域的发展：要么为倾斜的宇宙射线或中微子簇射提供极大的曝光量，要么像澳大利亚的SKA核心那样，提供极其详细的测量。
2017-01-19 astro-ph.HE astro-ph.IM
Machine learning driven reconstruction of cosmic-ray air showers for next generation radio arrays
针对下一代射电阵列，本文提出用图神经网络重建宇宙射线簇射参数（方向、核心、能量、Xmax），基于CoREAS模拟库训练，为IceCube-Gen2等提供可扩展方案。
2025-07-09 astro-ph.HE astro-ph.IM
Air-Shower Radio Simulations -- Where we stand and where we go
本文回顾了广延大气簇射无线电模拟的现状，指出微观Monte Carlo模拟是分析的核心，并探讨了面对极高天线密度等新应用时，未来模拟方法需改进的方向及实现途径。
2023-05-17 astro-ph.HE astro-ph.IM
Correlations in energy in cosmic ray air showers radio-detected by CODALEMA
本文研究了由超高能宇宙射线引发的空气簇射的无线电探测方法的能量响应。CODALEMA实验的数据分析表明，宇宙射线的初级能量与无线电信号中心估计的电场幅度之间存在很强的相关性。其对簇射特性的敏感性表明，可以实现小于20%的能量分辨率。它还表明，不仅洛伦兹力，而且还有与簇射发展过程中产生的所有带电粒子成比例的另一种贡献，可以在天线测量的电场峰值的幅度中发挥重要作用（作为相干性或电荷过剩）。
2012-10-05 astro-ph.HE astro-ph.IM
Radio Morphing: Fast computation of inclined air shower radio emission
Université libre de Bruxelles (ULB)（布鲁塞尔自由大学）；Sorbonne Université（索邦大学）；Institut d’Astrophysique de Paris（巴黎天体物理研究所）；Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Energies (LPNHE)（核物理与高能物理实验室）；IFLP - CCT La Plata - CONICET（拉普拉塔基础与应用物理研究所-拉普拉塔中央研究院-阿根廷国家科学研究委员会）；Universidad Nacional de La Plata（拉普拉塔国立大学）；Vrije Universiteit Brussel（布鲁塞尔自由大学）
本文提出Radio Morphing方法，通过半解析工具快速模拟高能粒子诱导的大气簇射射电信号，精度优于标准蒙特卡洛模拟，适用于大规模射电实验设计。
2026-10-14 astro-ph.HE astro-ph.IM
Probing the radio emission from air showers with polarization measurements
从空气簇射中发射出的无线电波被认为是所谓的地磁发射过程。在大约50 MHz的频率下，这个过程导致相干辐射，可以用相当简单的设置观察到。由该发射过程引起的电场的方向仅取决于局部磁场矢量和空气簇射的入射方向。我们报告的电场矢量的测量，除了这个地磁分量，另一个组件已被观察到，这是无法描述的地磁发射过程。这些数据提供了强有力的证据表明，其他电场分量是径向极化相对于簇射轴，在协议由Askaryan谁描述的无线电发射粒子簇射由于一个负电荷-在簇射的前面过量的预测。我们的结果进行了比较，其中包括辐射机制引起的电荷过剩过程的计算。
2014-02-20 astro-ph.HE astro-ph.IM
Towards a fast and precise forward model for air shower radio simulation
宇宙射线的无线电探测方法依赖于电子和正电子的相干发射，这些电子和正电子沿着簇射轴以窄锥的形式发射。目前，以足够的精度再现这种发射的唯一模型是基于粒子和无线电发射物理学的蒙特卡罗模拟，这需要大量的计算时间。这里介绍的工作集中在压缩成一个半解析模型的模拟结果。这依赖于基于无线电发射的理论预测来构建框架，但是这些模型不是直接计算无线电信号，而是用于将模板模拟映射到给定无线电事件的规范。我们目前的方法切片的无线电信号的基础上，大气的起源深度和重量这些切片的基础上的淋浴参数，如电子数或有效的偶极矩。一个显着的增益超过现有的蒙特卡洛代码在于，这使得淋浴的深度最大的直接输入到模拟，目前必须预先选择淋浴的基础上，他们的随机数种子。这样的模型具有很大的潜力，大量的模拟为基础的分析方法，例如LOFAR空气簇射重建。这些技术受到可用计算时间的严重限制，但在实际测量应用中具有最低的误差。
2017-08-08 astro-ph.HE astro-ph.IM
Refractive displacement of the radio-emission footprint of inclined air showers simulated with CoREAS
由于地磁辐射和电荷过剩辐射的叠加，广泛的空气簇射的无线电发射的足迹已知表现出不对称性。对于倾斜的空气簇射，几何早-晚效应进一步干扰信号分布。校正这些不对称的COREAS模拟揭示了一个额外的干扰，在大气中的高度倾斜的阵雨与现实的折射率分布的信号分布。这种额外的明显不对称实际上是由于无线电发射足迹相对于地面上的蒙特卡罗簇射撞击点的系统位移造成的。对于天顶距为$85^\circ$的簇射，我们发现地平面上的位移为$\sim 1500\,\text{m}$，说明这种效应在实际应用中是相关的。基于斯涅耳定律的大气折射模型描述了这种位移，与我们从CoREAS模拟中观察到的结果吻合得很好。因此，我们得出结论，位移是由大气折射引起的。
2020-08-27 astro-ph.HE astro-ph.IM
