Time-Dependent Modulation of Cosmic Rays in the Heliosphere
利用含时调制模型计算了银道宇宙射线在日球层中的强度，研究了银道宇宙射线在日球层中的含时调制。通过介绍模型中输运系数的最新理论进展，将计算的强度与旅行者1号、国际监测平台（IMP）8和质子观测结果进行了比较，以寻求兼容性。不同的调制参数对计算强度的影响也被示出。结果表明，这种方法产生，在全球范围内，现实的宇宙射线质子强度沿旅行者1号航天器的轨道，并在地球上到2004年，之后计算的强度恢复到太阳最低比观察到的内日光层慢得多。修正的时间依赖性的扩散系数，提出了改进的兼容性在地球上的观测后~2004年。这种修改的时间依赖性导致了计算强度与旅行者1号轨道上的观测结果之间的兼容性得到改善，甚至在2004年之后也是如此。一个有趣的结果是，在本极性周期的宇宙射线调制不仅是由波动电流片的漂移系数和倾斜角的变化，但在很大程度上也取决于扩散系数的变化。
2013-10-21 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.space-ph
Time-dependent cosmic ray modulation in the outer heliosphere: Signatures of a heliospheric asymmetry and model predictions along Voyager 1 and 2 trajectories
本文用二维随时间变化的数值模式计算了日球层中宇宙射线的调制。计算进行了比较，航天器观测在内，外日光层。结果表明，该模型产生的宇宙射线质子强度兼容不同的航天器观测在全球范围内，在地球上，沿着旅行者航天器的轨道。该研究表明，当沿着旅行者2号的轨道假设相同的调制参数时，该模型未能再现观测结果。这项研究还发现，仅仅改变扩散参数不能重现旅行者2号上的宇宙射线观测结果，因此必须改变日光层的几何形状，即沿着旅行者2号轨道计算的强度表明日光层是不对称的。此外，预测从2012年底开始，旅行者1号和2号轨道上的$E >$ 70 MeV和133-242 MeV质子强度。结果表明，沿旅行者1号的计算强度增加与几乎恒定的速率，直到日球顶。然而，该模型显示，旅行者2号仍然受到太阳活动时间变化的影响，因为它与太阳层顶的距离相对较远。沿着旅行者2号的轨道，强度在一段时间内基本保持不变，很快就会开始稳步增加。
2013-10-21 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.space-ph
Numerical modeling of cosmic rays in the heliosphere: Analysis of proton data from AMS-02 and PAMELA
日球层内的银河宇宙射线（CR）受到太阳调制的影响。为了研究这一现象及其潜在的物理机制，我们进行了数据驱动的分析CR质子通量的时间依赖性在太阳周期。调制效应是通过对日光层中宇宙粒子的随机模拟来模拟的。该模型使用AMS-02和PAMELA实验从2006年到2017年每月测量的CR质子进行约束。通过对这些数据的全局统计分析，我们确定了控制CR扩散的关键模型参数，它对粒子刚度的依赖，以及它在太阳周期中的演变。我们的结果跨越了太阳极小期、太阳极大期，以及磁场反转和极性相反的时期。随着CR输运参数的演变，我们研究了它们与太阳活动代理和行星际参数的关系。我们发现，CR扩散的平行平均自由程的刚性依赖性表现出显着的时间依赖性，表明在太阳周期的不同制度之间的交换行星际湍流的长期变化。扩散参数的演变显示出延迟与太阳活动代理的相关性，反映了日光层等离子体的动态，和不同的依赖性相反的磁极性状态，反映了电荷符号依赖漂移的影响，在CR调制。
2021-05-27 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Numerical modeling of cosmic-ray transport in the heliosphere and interpretation of the proton-to-helium ratio in Solar Cycle 24
由于宇宙射线探测的空间实验，如在低地球轨道的AMS和PAMELA任务，或星际空间的旅行者1号航天器，大量收集的多通道和时间分辨的宇宙射线数据已经成为可能。最近，AMS实验发布了新的精确数据，关于CRs中的质子和氦通量，在其任务的前六年中每月测量。AMS数据揭示了一个显着的长期行为的质子-氦比的时间演化的刚性$R = p/Z <$ 3 GV。正如我们在最近的工作中所论证的，这种行为可能反映了行星际空间中低刚度CR的传输特性。特别地，它可以由CR扩散系数的质量/电荷依赖性引起。在本文中，我们提出了我们的发展在银河系和日光层的CR输运的数值模拟。在我们的模型中，并与近似的解析解的帮助下，我们详细描述了CR扩散的性质和随时间变化的质子-氦比的演变之间的关系。
2019-06-28 astro-ph.HE astro-ph.SR 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
Propagation of Cosmic Rays in Heliosphere: the HelMod Model
日光层调制模型\helmod{}是一个处理日高纬度和距日径向距离的二维模型，用于求解GCR通过日光层向地球传播的输运方程。本文介绍了\helmod{}模型的最新版本3，并回顾了GCR传播中涉及的主要过程是如何实现的。这种处理包括所谓的粒子漂移效应-例如，这些结果，例如，从中性电流片在日光层内的延伸和从IMF的曲率和梯度--，这影响了粒子的运输进入太阳空腔作为其电荷符号的函数。\helmod{}模型能够提供与AMS-01、BESS、PAMELA和AMS-02在第23和24太阳周测量的调制光谱在实验误差范围内吻合良好的调制光谱。此外，在太阳纬度± 80度和1 ~ 5.AU范围内，用太阳能谱仪测量的计数率也与\helmod{}程序第3版的预期结果一致。
2017-04-12 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.space-ph
HelMod: A Comprehensive Treatment of the Cosmic Ray Transport Through the Heliosphere
HelMod是一个评估银河系宇宙射线通过内日光层向下传输到地球的代码。它是基于一个2-D蒙特卡罗方法，包括扩散张量的对称和反对称部分的一般描述，因此，适当地对待粒子漂移效应。对模型进行了调整，以适应在黄道面外距地球若干距离处观测到的数据和在地球附近观测到的太阳活动水平高低的光谱。开发了一个与GalProp完全兼容的独立Python模块，用于全面计算太阳调制效应，从而产生了一组新建议的局部星际光谱。
2016-12-26 astro-ph.HE
Using TeV Cosmic Rays to probe the Heliosphere's Boundary with the Local Interstellar Medium
日球层是由太阳大气层延伸到本地星际介质（ISM）形成的磁结构。日光层与ISM之间的边界是一个很大程度上尚未探索的空间区域。尽管两个旅行者飞船都进入了当地的ISM并提供数据，但它们是在特定时间穿透广阔空间的两个点。日球边界控制着MeV-GeV银河宇宙射线（CR）在内日球层的穿透.星际keV中性原子是至关重要的外日光层，因为它们可以穿透不受干扰和转移能量的太阳风。NASA的IBEX和Cassini等任务旨在探测中性原子并监测日光层边界的电荷交换过程。日光层对TeV CR强度没有调制作用，但对它们的到达方向分布有影响。在过去的几十年里，地基CR观测站提供了CR各向异性作为能量函数的精确地图。结合观测结果来产生全天空覆盖，使得研究日光层对TeV CR粒子的影响成为可能。我们可以用最先进的日光层模型数值计算原始的TeV CR分布在当地的ISM。只有减去日光层的影响，才有可能使用TeV CR观测来推断ISM中的传播特性和磁湍流特性。CR粒子轨迹通过日光层模型的数值计算提供了一个补充工具，探测边界区域的属性。一个程序，提高日光层建模的重点是边界区域和促进合并CR实验数据分析从多个实验的CR天体物理学的好处，并提供额外的数据和工具，以探索日光层和本地ISM之间的相互作用。
2022-09-16 astro-ph.HE
The HelMod Model in the Works for Inner and Outer Heliosphere: from AMS to Voyager Probes Observations
HelMod是一个蒙特卡罗程序，用于描述银河宇宙射线（GCR）通过日光层从星际空间到地球的传输。在当前的HelMod第4版中，基于帕克方程的调制过程被应用于GCR在内和外日光层中的传播，即，包括日鞘HelMod被证明能再现由PAMELA、BESS和AMS-02等探测器在太阳活动周23-24期间观测到的质子、原子核和电子宇宙射线谱。特别是，AMS-02观测的空前准确性使人们能够更好地调整关于HelMod中实施的太阳调制机制的描述。此外，HelMod被证明能够再现旅行者探测器在日光层内部和外部区域直到其边界所观察到的uxes。
2019-03-18 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.space-ph
The HelMod Monte Carlo Model for the Propagation of Cosmic Rays in Heliosphere
日光层调制模型HelMod求解了银河系宇宙射线通过日光层向地球传播的传输方程。它是基于一个2-D蒙特卡罗方法，其中包括扩散张量的对称和反对称部分的一般描述，从而，适当地处理粒子漂移效应以及对流内的太阳风和绝热能量损失。该模型进行了调整，以适应1）在黄道平面外距地球几个距离处观测到的数据，2）在地球附近观测到的太阳活动高峰期和低谷期的光谱。对日光层极地区域的描述给予了极大的重视。我们提出的质子，反质子和氦核的通量计算沿太阳活动周23-24与实验观测和预测的整个太阳活动周24。
2017-08-11 astro-ph.HE astro-ph.SR
Solar gamma rays and modulation of cosmic rays in the inner heliosphere
第一个从静止的太阳伽马射线发射的证据是在EGRET的档案数据中发现的，后来被费米-LAT的观测所证实。这种辐射是由银河系宇宙射线（CR）穿透内日光层并与太阳大气和可见光子相互作用而产生的。太阳辐射的特征在于两个空间和光谱上不同的组件：（i）盘发射由于太阳大气中的CR级联，和（ii）空间扩展的逆康普顿（IC）发射由于CR电子散射太阳光子。与银河系CRs相关的两个分量的强度与太阳活动水平反相关，在太阳活动极小期最亮。在本文中，我们讨论了更新的IC组件的排放模型的基础上CR测量在不同水平的太阳活动，我们作出预测的e-ASTROGAM和AMEGO，提出了低能量伽马射线任务。
2017-12-28 astro-ph.HE
New results in solar modulation modeling in light of recent cosmic-ray data from space
由于在近地轨道进行的AMS-02和PAMELA飞行任务等空间实验，以及星际空间的旅行者号航天器，最近获得了大量多通道和时间分辨的银河宇宙线数据。在这里，我们提出了一个改进的测量验证模型的“太阳调制”的影响，即，由太阳磁活动的11年变率周期引起的日球层内GCR通量的时间演化。我们提出了我们的改进模型的日光层的结构，在日光层中的扩散，漂移和GCR粒子的能量损失的物理机制。我们提出了我们的结果的时间依赖性的关键模型参数和它们与太阳活动代理的关系。我们讨论的GCR运输磁湍流的影响，以及我们对太阳调制现象的理解的新见解。
2019-08-05 astro-ph.HE physics.space-ph
Spatial gradients of GCR protons in the inner heliosphere derived from Ulysses COSPIN/KET and PAMELA measurements
在2006年至2009年从第23个太阳活动周期到第24个太阳活动周期的过渡期间，太阳处于一个不寻常的太阳活动极小期，在很长一段时间内活动非常低。这些特殊的条件包括非常低的行星际磁场（IMF）强度和高倾斜角，这两个都发挥了重要作用，在调制银河宇宙射线（GCR）在日光层。因此，GCR的径向和纬向梯度不仅取决于太阳磁纪元，而且还取决于整体调制水平。我们确定的非本地径向和纬度梯度的质子的刚性范围从~0.45至2 GV。这是通过使用来自地球反物质探索和轻核天体物理学卫星实验有效载荷的数据和位于木星轨道的远日点绕太阳的大倾角开普勒轨道上的基尔电子望远镜的数据完成的。与前一个A>0的太阳磁历元相比，我们发现纬度梯度的绝对值在高刚度时较低，而在低刚度时较高。因此，这种能量依赖性是对描述内日球层宇宙射线传输模型的关键测试。
2016-02-01 astro-ph.HE physics.space-ph
Numerical Modeling of Galactic Cosmic Ray Modulation in the Heliosphere
本研究针对银河宇宙线穿透日球层的调制问题，提出基于有限差分法和随机微分方程法求解Parker输运方程的数值方案，验证了方法有效性并重点纳入日球层电流片漂移效应。
2025-09-03 astro-ph.HE astro-ph.IM 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
TeV Cosmic-Ray Anisotropy from the Magnetic Field at the Heliospheric Boundary
我们进行了数值计算，以测试Desiati和Lazarian（2013）的建议，即TeV宇宙射线的各向异性可能源于它们与日光层的相互作用。为此，我们使用了一个磁场模型的日光层和粒子轨迹进行直接的数值计算。与早期的论文测试的想法，我们没有采用时间可逆的技术，是基于刘维尔定理。我们数值计算表明，散射的日光层的刘维尔定理的条件不满足和绝热近似和时间可逆性的粒子轨迹是无效的。我们的研究结果表明，灵敏度的磁结构的日光层磁场，我们希望这将是有用的探测这种结构在未来的研究。
2016-10-10 astro-ph.EP astro-ph.HE
Understanding variations of galactic energetic particles in the heliosphere: modelling and radiation hazard assessment
提出一种结合扩散、对流和绝热冷却的太阳调制新模型，预测内日球层宇宙射线通量，并评估宇航员在低地球轨道及星际空间中的辐射剂量率与危害。
2025-09-15 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Impact of solar magnetic field amplitude and geometry on cosmic rays diffusion coefficients in the inner heliosphere
宇宙射线（CR）是与太阳耀斑有关的太阳事件的示踪剂，但当它们来自太阳系以外时，也是银河系事件的示踪剂。SEP与11年太阳活动周期相关，而GCR由于与日光层磁场和太阳风的相互作用而反相关。我们的目的是量化的振幅和几何形状的磁场的影响，分别对传播的CR的各种能量的内日球层。我们特别关注由磁场沿磁力线和穿过磁力线引起的扩散。为此，我们使用从低日冕到1 AU的3D MHD风模拟结果。使用多方近似对风进行建模，并使用拟合和幂律来解释湍流。使用这些结果，我们计算的平行和垂直扩散系数的帕克CR传输方程，产生三维地图的CR扩散的内日光层。通过改变磁场的振幅，我们以相同的因子改变扩散的振幅，并且通过改变电流片的扩展来改变径向梯度。通过改变磁场的几何形状，我们通过改变电流片的位置来改变扩散的纬度梯度。通过改变能量，我们发现SEP的值的分布比GCR的峰值更高。对于现实的太阳配置，我们表明，由于电流片的配置，扩散是高度非轴对称的，并且随着到太阳的距离的峰值漂移的分布变化很大。这项研究表明，数值模拟和理论可以帮助更好地量化各种磁场参数对CR传播的影响。这项研究是从数值模拟中产生合成CR率的第一步。
2020-10-05 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.space-ph
Anomalous cosmic rays within the inner heliosphere: Observations of helium by the High Energy Telescope onboard Solar Orbiter
Christian-Albrechts-University Kiel（基尔大学）；California Institute of Technology（加州理工学院）；North-West University（西北大学）；University of Alcala（阿尔卡拉大学）
研究通过太阳轨道器上的高能望远镜观测内日球层内氦的径向梯度，揭示了宇宙射线传输受粒子漂移效应和大尺度磁场影响的机制。
2026-02-25 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.space-ph
A web application for monitoring cosmic rays and solar activity
日球层中的宇宙射线的通量受到与太阳磁场活动有关的变化的影响。为了研究这种影响，需要更新多通道观测的时间序列。在这里，我们提出了一个网络应用程序，收集实时数据的太阳活动代理，行星际等离子体参数，并收取宇宙射线数据。这些数据每天从若干空间飞行任务或观测站自动检索。使用此应用程序，可以将数据可视化并下载为通用格式。除了观测数据外，该应用程序还旨在提供日光层中太阳对宇宙射线调制的实时计算。
2022-10-11 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
Modeling of Heliospheric Modulation of Cosmic-ray Positrons in a Very Quiet Heliosphere
在第23/24太阳活动周之间的最后一次太阳活动极小期，日光层调制条件异常平静。幸运的是，PAMELA空间实验测量了2006年7月至2009年12月期间的六个月平均银河系正电子光谱，能量范围为80 MeV至30 GeV，这对太阳调制很重要。2009年7月至12月期间，在地球上观测到最高水平的银河系正电子。一个完善的，全面的三维（3D）数值模型被应用于研究所观察到的正电子谱的调制。这个模型以前曾被用来理解银河系质子和电子的调制，PAMELA也在同一时期测量了这些质子和电子。首先，利用著名的GALPROP程序和PAMELA观测结果，构造了一个新的非常局域的正电子星际能谱。3D模型用于区分负责银河系正电子的日光层调制的主导机制，并了解粒子漂移在这个不寻常的最小值期间的影响，特别是被认为是扩散主导的，即使粒子漂移仍然在调制正电子中起着重要作用。最后，在A>0极性极小值期间，与2006-2009年类似的日光层条件下，银河系正电子的预期强度预计将高于PAMELA在2006-2009年异常极小值期间观测到的强度。
2018-11-16 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.space-ph
Modulation of cosmic ray anti-protons in the heliosphere: simulations for a solar cycle
本文利用3D数值模型模拟2006至2019年日光层中宇宙线质子和反质子的调制，揭示电荷符号依赖效应，并预测质子与反质子之比随刚度的变化。
2023-03-23 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.space-ph
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
StellarICs: Stellar and solar Inverse Compton emission package
StellarIC是一个计算宇宙射线轻子在日光层和恒星光球层中逆康普顿散射产生的伽马射线辐射的软件。它包括一组宇宙射线谱和它们的调制公式，但它可以用于任何用户定义的调制模型和轻子谱。逆康普顿辐射提供了一种独特的探测地球和太阳之间的日光层中宇宙线轻子的方法。该软件是公开的，并正在继续开发。
2013-07-25 astro-ph.HE
Propagation Times and Energy Losses of Cosmic Protons and Antiprotons in Interplanetary Space
本研究采用基于随机方法的数据驱动模型，结合多任务观测数据校准，计算行星际空间中宇宙质子与反质子的传播时间及能量损失的概率密度，探究22年磁极性周期内的演化及电荷符号效应，深化对太阳调制的理解。
2025-03-19 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Constraining the global heliospheric transport of galactic cosmic rays in solar cycles 23 and 24
本研究结合日球层GCR传输3D数值模型与神经网络加速的马尔可夫链蒙特卡洛方法，利用PAMELA和AMS-02在2006至2019年的精确数据，约束了全球传输系数的刚度和时间依赖性，以揭示GCR在太阳调制下的扩散与漂移物理过程。
2023-08-01 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
Time lag in cosmic-ray modulation and global properties of the Solar Cycle
银河系宇宙射线（GCR）进入日光层时，会受到磁湍流和太阳风扰动的影响，从而产生所谓的“太阳调制”效应。了解太阳的变化和GCR通量调制之间的时间依赖关系是必不可少的研究GCR传输过程中的日光层，以及在行星际空间的GCR辐射的预测模型的建立。已知的GCR通量和太阳黑子数之间的反相关性似乎延迟了几个月，但这种时间滞后的起源尚不清楚。在这项工作中，我们执行的第一个全球性的时间滞后演变的太阳周期和它的能量依赖性的特征。我们利用了大量的时间分辨数据，无论是从太空任务和地面观测站。由于GCR通量的长期变化起源于几个物理过程的组合，这里提出的调查可能会揭示在日光层等离子体中的GCR传输的重要方面。
2019-08-05 astro-ph.HE physics.space-ph
Studies on cosmic ray nuclei with Voyager, ACE and AMS-02: I. local interstellar spectra and solar modulation
宇宙线粒子在银河系和日球层中的加速和传播相互纠缠，导致银河系宇宙射线（GCR）模型的复杂性和简并性。旅行者1号最近在日光层外对GCR光谱进行的测量首次直接观测到了本地星际环境中的GCR。结合ACE和AMS-02在地球附近获得的高精度数据，我们使用非参数化方法导出了从几MeV/n到TeV/n的氦、锂、铍、硼、碳和氧核的LIS谱。这些激光干涉光谱有助于进一步研究GCR的注入和传输参数。ACE记录的近20年的数据被用来确定太阳周期23和24的太阳调制参数，基于力场近似。我们发现一般协议的调制电位与中子监测器和其他宇宙射线数据推断的结果。
2018-07-25 astro-ph.HE
Large-scale sidereal anisotropy of multi-TeV galactic cosmic rays and the heliosphere
我们开发了一个模型各向异性最佳拟合的多TeV银河宇宙线（GCR）的强度与西藏III的空气淋浴（AS）阵列观测的二维天空图。通过在Gurnett等人提出的氢偏转平面（HDP）中引入一对强度过剩，这个模式加上单向和双向气流，成功地重现了观测到的全球特征，包括来自日尾方向的过度强度的“倾斜”特征，其物理来源长期以来一直是未知的。这些额外的过剩是由一对北方和南方的高斯分布模型，每个放置约50度远离日尾方向。南部的振幅超过~ 0.2%，是北部振幅的两倍多。这意味着西藏AS实验首次发现了日尾和非对称日球层GCR强度显著调制的明确证据。
2009-09-05 astro-ph.GA astro-ph.HE
At what Rigidity does the Solar Modulation of Galactic Cosmic Rays begin?
在观测上，很难确定银河系宇宙射线（CR）的调制实际上是在日光层开始的。如果相关的局部星际CR光谱是已知的，并且在日光层内外的10 GV和大约200 GV之间进行了可靠的测量，那么应该是可能的。太阳调制研究的数值模型是基于简单地假设CR调制开始于给定的空间边界和30至50 GV之间的刚度，通常作为初始条件处理。随机微分方程方法的数值建模提供了机会，以确定从高到低的刚度调制的水平，因为在规定的高刚度的初始条件是不需要的。我们提出了这样一种方法的结果，并显示CR质子作为动能的函数在100 MeV和250 GeV之间的百分比调制。
2013-08-07 astro-ph.HE astro-ph.SR
Temporal evolution and rigidity dependence of the solar modulation lag of Galactic cosmic rays
银河系宇宙射线（GCR）在日球层中传播时会受到太阳调制效应的影响，这是一种由11年周期的太阳活动引起的强度准周期性变化。在这里，我们调查了从1965年到2020年的五个太阳周期内太阳活动和宇宙辐射的关系，使用了来自中子监测器，太空任务和太阳观测站的多通道数据。特别是，我们专注于每月太阳黑子数和GCR通量变化之间的时间滞后。我们表明，调制滞后受到22年的周期性变化，从约2至14个月，并遵循太阳的磁场的极性周期。我们还表明，滞后显着减少的GCR粒子的能量增加。这些结果反映了引起GCR调制效应的基本物理现象的相互作用：带电粒子在行星际磁场中的漂移运动、太阳风的纬度依赖性、它们在日球层中停留时间的能量依赖性。基于这种解释，我们最终得到了一个全球有效的调制滞后公式和可检验的预测宇宙粒子和反粒子在太阳周期的通量演化。
2022-11-19 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.space-ph
Local interstellar spectra and solar modulation of cosmic ray electrons and positrons
低能宇宙射线在日球层传播时会受到太阳活动的调制，导致对它们在源处的加速和在银河系中传播的理解模糊不清。利用AMS-02对$e^-$、$e^+$、$e^-+e^+$和$e^+/(e^-+e^+)$谱的精确测量，以及旅行者1号对远离太阳的$e^-+e^+$通量的极低能测量，分别得到了$e^-$和$e^+$组分的局域星际谱。我们的方法是基于非参数描述的LIS的$e^-$和$e^+$和力场太阳调制模型。然后，我们得到的LIS的基础上的太阳调制参数的演变和宇宙线$e^-$和$e^+$ AMS-02测量的月流量。{ \bf为了更好地拟合月数据，调制通量乘以了$e^-$和$e^+$的额外重整化因子。}结果表明，太阳对正电子的调制参数与宇宙线核的调制参数符合得很好，而且在日球磁场极性反转后，太阳对正电子和电子的调制参数随时间的演化存在差异，这表明太阳对正电子的调制具有明显的荷号依赖效应.
2020-07-28 astro-ph.HE
Snowmass 2021 LoI: Determination of cosmic ray properties in the local interstellar medium with all-sky anisotropy observations
银河宇宙射线在星际介质中的传播是粒子天体物理学尚未解决的问题之一。CR光谱和成分测量的解释及其与暗物质的可能联系关键取决于我们对银河系中CR传播的理解。几个空气淋浴实验测量了显着的各向异性的CR在TeV到PeV的能量范围。这些观测结果暗示了不止一个原因的复杂重叠：从银河系中CR源的分布到这些源的性质，从星际等离子体的湍流性质到星际介质的不均匀性质。相干磁结构，如日光层，极大地影响CR到达方向分布。为了确定太阳系周围直到粒子平均自由程距离的局部星际介质（LISM）中的原始CR到达方向分布，必须考虑并消除日光层的畸变效应。使得可以使用Liouville映射技术来推断LISM中的CR俯仰角分布。有了星际CR分布，我们可以研究CR扩散的全球特性，挖掘星际等离子体湍流的性质，测试最近和本地CR源假设，以及是否有团块的暗物质在所观察到的CR观测的作用。这项研究可以导致旨在更好地了解日光层的发展，特别是与ISM的边界区域，以及对LISM属性的额外限制。
2020-09-10 astro-ph.HE
New insights from cross-correlation studies between Solar activity and Cosmic-ray fluxes
观测到的行星际空间宇宙射线强度的变化是由太阳磁活动在其11年准周期周期内的演变驱动的。因此，研究太阳活动指数和宇宙射线强度测量之间的关系对于了解日光层中粒子传输的基本过程至关重要。在这里，我们已经完成了一个全球性的表征太阳调制的宇宙射线在太阳活动周期和不同能量的宇宙粒子。我们提出了我们的互相关研究使用的数据从空间实验，中子监测器和太阳观测站收集了几个太阳周期。
2022-10-11 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.space-ph
Time dependence of the flux of helium nuclei in cosmic rays measured by the PAMELA experiment between July 2006 and December 2009
对宇宙辐射中Z = 2分量的精确随时间变化的测量提供了关于带电粒子在日光层中传播的关键信息。PAMELA实验具有长飞行时间（2006年6月15日至2016年1月23日）和低能量阈值（80 MeV/n），是宇宙射线太阳调制研究的理想探测器。本文介绍了2006年7月至2009年12月PAMELA仪器在卡林顿转动时间基上测量的氦核能谱。一个国家的最先进的三维模型的宇宙射线传播的日光层内被用来解释随时间变化的测量通量。质子-氦通量比的时间分布在不同的刚性也提出了为了研究任何功能，可能会导致从不同的质量和本地星际光谱形状。
2020-05-18 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.space-ph
Constraints on particle dark matter from cosmic-ray antiprotons
宇宙线反质子是暗物质间接探测研究的重要通道。目前对大气层顶部反质子通量的测量和对银河系次级反质子产生的理论测定是一致的，没有明显的偏差，这可能表明在这个通道中有外来的贡献。因此，反质子可以作为约束粒子暗物质性质的有力工具。通过使用从50 MV到180 GV的PAMELA数据的刚性的频谱，我们推导出的暗物质湮灭截面（或衰减率，衰减暗物质）的整个频谱的暗物质湮灭（衰变）通道和不同的宇宙线在银河系和日光层中的传输的假设下的界限。对于典型的银河系传播模型，约束是显着强，设置一个下限的暗物质质量的“热”遗迹在大约50-90 GeV的强子湮灭通道。当考虑到银河系中大的宇宙射线约束体积时，这些边界在暗物质质量上被增强到约150 GeV，并且当约束体积小时，对于轻夸克的湮灭被减小到4-5 GeV（对于重夸克的产生没有边界）。暗物质轻于几十个GeV的界限是由于PAMELA光谱的低能量部分，太阳调制的能量区域是相关的：为了这个目标，我们已经实现了一个详细的解决方案的传输方程在日光层，这使我们不仅可以扩展到轻暗物质的界限，但也确定太阳调制建模所产生的约束的不确定性。最后，我们估计即将到来的AMS-02数据的反质子约束的影响。
2015-01-30 astro-ph.HE hep-ph
Deciphering the local Interstellar spectra of primary cosmic ray species with HelMod
利用最新的实验结果，结合银河系和日光层中初级宇宙线（CR）传播的最新模型，导出了10 MV ~200 TV刚性范围内的CR核（如氦、氧和主要是初级碳）的局部星际谱（LIS）。两个传播软件包，GALPROP和HelMod，被组合成一个单一的框架，用于再现直接测量CR物种在不同的调制水平，并在太阳磁场的两个极性。开发的迭代最大似然法使用GALPROP预测LIS作为HelMod的输入，HelMod提供了所选实验的特定时间段的调制光谱，用于模型数据比较。在这项研究中得出的星际和日光层传播参数是一致的，我们以前的分析使用相同的方法传播CR质子，氦，反质子和电子。由此产生的LIS适应了在本地星际空间（旅行者1号）和日光层深处以低能量（ACE/CRIS，HEAO-3）和高能量（PAMELA，AMS-02）进行的各种测量。
2018-04-19 astro-ph.HE
Positron decrement in AMS-02 compared to Pamela, due to solar cycle
我们提出了一个数值模拟的宇宙射线在日光层中的传输，并表明AMS-02应该观察到的正电子分数比PAMELA观察到的分数在40 GeV以上的减少。
2012-11-04 astro-ph.HE
PAMELA and AMS-02 positron and electron spectra are reproduced by three-dimensional cosmic-ray modeling
PAMELA合作最近发布了1至300 GeV之间的$e^+$绝对光谱，以及之前在同一时期测量的正电子分数和$e^-$光谱。我们使用新开发的三维升级的DRAGON包来模拟这些数据。这个代码允许我们考虑一个现实的螺旋臂源分布在银河系中，这影响了传播光谱的高能量形状。在低能量下，我们处理太阳调制的HelioProp代码，并比较其结果与使用通常的力场近似。我们表明，所有PAMELA数据集可以一致，准确地，描述在一个标准的背景上的电荷对称的$e^+$ + $e^-$额外的组件与更硬的注入光谱添加，这种额外的贡献是峰值约1 - 10 TeV，可能来自位于银河系武器的源的扩散人口。这是第一次，我们计算所需的能量，以维持这样一个相关的正电子流量在银河系中，发现它是自然兼容的天体物理起源。我们考虑了几个参考传播设置，我们发现，模型与低（或零）的再加速-调整对轻核数据-很好地描述PAMELA轻子和强子数据，不需要引入一个低能量的质子和氦的光谱，因为它将需要高的再加速模型。我们还比较了我们的模型与初步$e^-$和$e^+$绝对光谱最近测量的AMS-02。我们发现，这些数据，从正电子分数单独推断不同，有利于高能量截止（约10 TeV）的额外组件，如果这是唯一产生的银河系武器。如果调用了来自强大的$e^-$ + $e^+$附近加速器的相关贡献，则可以允许较低的截止值。
2014-04-14 astro-ph.HE
Implications on cosmic ray injection and propagation parameters from Voyager/ACE/AMS-02 nucleus data
我们利用阿尔法磁谱仪和地球顶部的高级成分探测器以及日光层外的旅行者号航天器对硼碳比和质子、氦、碳和氧核通量的最新测量，研究了宇宙射线的传播和注入模型。在AMS-02数据的相同时间间隔内的ACE数据被提取，以最小化太阳调制效应的复杂性。我们发现，宇宙线核数据有利于传播的扩散-再加速方案的修改版本。扩散系数，然而，需要适度增加，在低能量，这有有趣的影响，在银河系中的粒子和等离子体相互作用的刚度降低。我们进一步发现，低刚度（$<$几个GV）注入光谱是不同的组成不同。较轻的原子核的注入谱较软。这些结果可望对理解宇宙射线的加速过程有所帮助。
2018-11-06 astro-ph.HE hep-ph
Diffuse flux of galactic neutrinos and gamma rays
我们计算了银河系中宇宙射线与星际物质相互作用产生的中微子和伽马射线的通量。我们使用EPOS-LHC、SIBYLL和GHEISHA计算了动能在1 ~ 10^8 GeV的质子、氦和铁碰撞中这些粒子的产额，并将宇宙线密度与银河系盘和晕中的平均磁场强度进行了关联。我们发现，在E>1 PeV的流量非常强烈地依赖于宇宙射线的组成，而在1-5 GeV的主要来源的不确定性是宇宙射线光谱的日光层。我们表明，银河中微子的扩散通量变得大于传统的大气在E>1 PeV，但在所有的冰立方能量，它是4倍小于大气通量的前向魅力衰变。
2017-02-28 astro-ph.HE hep-ph
Time dependent solar modulation of cosmic rays from solar minimum to solar maximum
本文研究了宇宙线质子、氦、硼和碳的时间调制效应，导出了它们的局域星际谱。采用一个包含行星际环境随时间变化的二维调制模型来描述调制过程。利用Solarprop软件包数值求解了日光层中CR的传播方程。我们通过拟合旅行者1号，PAMELA，BESS-POLARII和ACE等几个实验的最新结果，在低太阳活动期间得到LIS。利用PAMELA质子数据，我们进一步研究了极性反转期间的调制。我们发现，刚性的扩散系数的依赖性是至关重要的，以解释在反转期间的调制效应。我们的结果还表明，扩散系数和地球上的日球磁场（HMF）的大小之间的幂律关系。
2019-04-07 astro-ph.HE physics.space-ph
Constraining the Charge-, Time- and Rigidity-Dependence of Cosmic-Ray Solar Modulation with AMS-02 Observations during Solar Cycle 24
我们对宇宙射线源及其在星际介质中传播的基本理论认识受到太阳的阻碍，即通过太阳风影响观测到的宇宙射线光谱。这种效应被称为太阳调制。最近发布的宇宙射线观测阿尔法磁谱仪（AMS-02）和公开的测量太阳风属性的高级成分探测器和威尔科克斯天文台允许我们测试的时间，电荷和刚性依赖的太阳调制的分析模型。我们依赖于相关的本地日光层磁场和日光层电流片的倾斜角的测量，模拟宇宙射线太阳调制的时间依赖性和振幅。我们发现太阳调制的电荷和刚性的依赖性在太阳周期24的时代的证据。我们的解析公式可以很好地解释刚性从1到10 GV范围内带正电的宇宙线通量的大尺度时间演化。我们还发现，在第24周的第一年测量的宇宙射线电子通量是不那么微不足道的解释，由于复杂和快速演变的太阳层的磁场的结构，他们经历了，因为他们向内传播。
2022-07-25 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Simultaneous Analysis of Recurrent Jovian Electron Increases and Galactic Cosmic Ray Decreases
粒子在日球层中的传输环境，例如银河宇宙射线（GCR）和MeV电子（包括那些来自磁层的电子），由太阳风流动和嵌入日球层磁场的结构定义。太阳风结构，如同向旋转相互作用区（CIR），可以导致两种粒子的周期性调制。本文详细分析了SOHO EPHIN观测到的这一周期性木星电子事件和银河宇宙线的减少，清楚地表明了2007年和2008年期间这两种现象之间的相位变化。这种效应可以解释为地球和木星之间的太阳经度差的变化，这对木星电子的传播至关重要。此外，数据可以排序，使27天的木星电子变化消失在扇区不连接地球与木星磁性使用观测到的太阳风速度。
2013-09-05 astro-ph.HE physics.space-ph
HelMod in the works: from direct observations to the local interstellar spectrum of cosmic-ray electrons
利用最新的实验结果，结合银河系和日球层中宇宙射线（CR）传播的最新模型，导出了能量范围为1 MeV ~ 1 TeV的CR电子的局域星际谱（LIS）。两个传播软件包，GALPROP和HelMod，结合起来，提供一个单一的框架，运行再现CR物种在不同的调制水平的直接测量，并在太阳磁场的两个极性。开发了一种迭代最大似然方法，该方法使用GALPROP预测的LIS作为HelMod的输入，HelMod提供了所选实验的特定时间段的调制光谱，用于模型数据比较。然后使用优化的HelMod参数来调整GALPROP参数以预测精细LIS，其中重复该过程以满足收敛标准。参数优化使用了1997-2015年的大量质子光谱数据集。建议的CR电子LIS既可以容纳旅行者1号测量的低能星际光谱，也可以容纳PAMELA和AMS-02在日光层深处进行的高能观测;它还可以解释黄道平面外测量的X射线计数率特征。在这项研究中得出的星际和日光层传播参数与我们早期的CR质子，氦核，反质子传播和LIS在同一框架内获得的结果一致。
2018-01-12 astro-ph.HE
Secondary cosmic-ray nucleus spectra disfavor particle transport in the Galaxy without reacceleration
对银河系次级族宇宙线（Li、Be、B）通量的精确观测，对我们理解宇宙线的起源和传播具有重要意义。在这里，我们采用最近非常精确的测量这些物种的阿尔法磁谱仪在国际空间站上，连同他们的父母种（C和O），以及收集的数据由旅行者1号航天器以外的日光层和先进的成分探测器，调查宇宙射线在银河系中的传播。我们考虑了宇宙射线在传播过程中的扩散加上再加速或对流效应，发现再加速模型比对流模型能显著更好地拟合数据。我们进一步发现，对于再加速模型，一次粒子和二次粒子的谱硬化可以很好地描述注入硬化，而不包括额外的传播硬化。这是由于再加速效应导致在低能量下次级与初级的比率更陡，因此可以自然地再现次级光谱比AMS-02发现的初级光谱更硬化的事实。
2020-09-17 astro-ph.HE hep-ph
Evidence for a Time Lag in Solar Modulation of Galactic Cosmic Rays
日光层中宇宙射线的太阳调制效应是一种依赖于能量、时间和粒子的现象，它是由扩散、对流、绝热冷却和漂移运动等基本粒子输运过程的组合引起的。利用大量收集的时间分辨宇宙射线数据从最近的空间任务，我们构建了一个简单的预测模型，太阳调制依赖于直接的太阳物理输入：太阳黑子的数量和日光层电流片的倾斜角。在这个框架下，我们提出了宇宙射线质子谱，正电子/电子和反质子/质子的比例和它们的时间依赖性与太阳活动的演变的计算。我们报告的时间滞后$Δ{T}=8.1\pm\,1.2$个月，太阳活动数据和宇宙射线通量的测量在空间，这反映了动态的调制区的形成之间的证据。这一结果使我们能够通过监测太阳活动来提前预测地球附近的宇宙射线通量
2018-07-27 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
On the "Hysteresis Effects" observed by AMS02 in Cosmic Ray Solar Modulations
本研究探讨AMS02观测到的宇宙射线太阳调制中的磁滞效应，发现其源于电荷符号不同粒子的能谱畸变差异及星际能谱形状不同，并提出双参数推广的力场近似模型加以描述。
2023-06-19 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.space-ph
Cosmic Rays Propagation with HelMod: Difference between forward-in-time and backward-in-time approaches
日球层内的宇宙射线调制可以用帕克在1965年提出的输运方程很好地描述。为了求解这个方程，过去遵循了几种方法。最近，蒙特卡罗方法由于其相对于其他数值方法的优点而得到了广泛的应用。在蒙特卡罗方法中，输运方程与一组完全等价的随机微分方程相关联。这个集合用于描述准粒子从源的随机路径，例如，星际介质，到特定目标，例如，地球上的探测器在这项工作中，我们提出了时间向前和时间向后的蒙特卡罗解。我们提出了一个实现的框架中的HelMod代码表明，这两种方法之间的差异是低于5\%，可以引用的方法本身的系统不确定性。
2015-08-13 astro-ph.HE physics.space-ph
Experimental biases on the heliospheric contribution to the observed TeV cosmic ray anisotropy
在地球上观测到的宇宙射线粒子的到达方向分布是由其银河源位置和湍流星际磁场中的轨迹弯曲的累积效应形成的。相干磁结构预计也会破坏粒子轨迹及其观察到的分布。日球层是由太阳风对星际等离子体的扫掠作用产生的大磁泡，强烈影响着地球上探测到的TeV宇宙线粒子。通过展开日光层对观测到的各向异性的影响，有可能确定宇宙射线在星际介质中的俯仰角分布。这些信息使得详细研究TeV宇宙射线在银河系中的全局扩散特性成为可能。然而，观测盲目的宇宙射线到达方向分布的关键特征可能会导致在确定日光层的影响和星际CR分布的偏差。银河TeV CR扩散特性的任何推断必须仔细考虑本地传播现象和观测的局限性。
2019-07-31 astro-ph.HE
Temporal Correlation between Positive-Charged Cosmic Ray Flux and Solar Polar Field Variation: Insights from Delayed Modulation Analysis
本研究利用 AMS 和 WSO 数据分析地球附近宇宙射线的时间依赖性调制，发现质子通量与太阳极区磁场间存在约 10 个月且随刚度变化的时间滞后关系，并提出了相关机制，为空间天气预报和任务安全提供了重要见解。
2025-03-31 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.space-ph
A forecasting framework for galactic cosmic ray flux in space weather applications
本文提出一种基于太阳代理指标与模型参数延迟互相关关系的银河宇宙线通量预测框架，整合时间滞后发现和先进时间序列信号处理技术，在空间辐射监测与预测中表现良好，为空间探索辐射风险评估提供支持。
2025-07-11 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
Propagation of cosmic rays in the AMS-02 era
在这项工作中，我们使用AMS-02新报道的硼碳比（B/C）和PAMELA和AMS-02的随时间变化的质子通量来约束银河系中宇宙射线的源和传播参数。太阳调制参数与太阳活动的线性相关性被假定为占随时间变化的宇宙线通量。一套全面的传播模型，有/无再加速或对流，进行了讨论和比较。我们发现，只有再加速模型可以自洽地拟合质子和B/C数据。扩散系数$δ$的刚性依赖斜率对于扩散-再加速模型而言约为$0.38-0.50$。平原扩散和扩散对流模型拟合数据较差。我们比较不同的模型预测的正电子和反质子通量的数据。我们发现，扩散再加速模型过度产生低能量的正电子，而非再加速模型提供更好的拟合的数据。至于反质子，再加速模型倾向于低估低能量反质子通量，除非扩散系数的速度依赖性的唯象修正。我们的研究结果表明，无论是在银河系还是在太阳日球层中，原子核和轻子的传播都可能存在重要的差异。
2017-04-26 astro-ph.HE hep-ph
Connections between cosmic-ray physics, gamma-ray data analysis and Dark Matter detection
一个多世纪以来，宇宙射线（CR）物理学一直是一个多产的研究领域。与CR加速、传输和调制相关的未解决问题与对粒子暗物质（DM）的间接搜索有着深刻的联系。特别是，Fermi-LAT发布的高质量伽马射线数据在科学界受到关注，因为最近有一个关于银河系内部异常的说法：因此，将CR相互作用引起的天体物理发射与可能的DM信号分开的必要性是令人信服的，需要深入了解CR物理学的几个重要方面。我在这篇文章中回顾了所有这些联系。在第一部分中，我提出了一个详细的概述最近的结果，关于宇宙射线（CR）的生产和传播的建模：我专注于必要性，以超越标准和简化的图片均匀和均匀的扩散，表明伽玛射线数据指向不同的输运制度在不同地区的银河系;我勾勒出CR观测的大尺度结构的影响，和-关于与日光层的相互作用-我提到的必要性，考虑一个电荷依赖的调制方案。在第二部分中，所有这些方面都与DM问题有关。我分析了银河系内部过剩的说法，并讨论了第一部分中提出的非平凡方面对我们理解这种异常的影响。
2015-10-01 astro-ph.HE hep-ph
