Proton-air interactions at ultra-high energies in muon-depleted air showers with different depths
本文研究超高能质子-空气相互作用中中性π介子能谱硬度，发现参数Λ_μ随簇射极大深度X_max演化，并证明当前探测器可达到区分强子相互作用模型所需的统计精度。
2024-11-25 astro-ph.HE
Lateral distributions of electrons in air showers initiated by ultra-high energy gamma quanta taking into account LPM and geomagnetic field effects
本文用伴随级联方程数值解的方法计算了超高能光子（$10^{18}-10^{22}$ eV）引发的空气簇射中电子的横向分布。分别考虑Landau-Pomeranchuk-Migdal（LPM）效应和光子、电子与地磁场（GMF）的相互作用，对横向分布的标度形式进行了扩展分析。它示出的电子的横向分布的单参数缩放描述仍然有效的最高能量考虑LPM和GMF效应，允许有效的初级粒子类型的歧视使用最大的地面空气簇射阵列的表面探测器数据。
2018-12-31 astro-ph.HE
Characterisation of the electromagnetic component in ultra-high energy inclined air showers
倾斜的空气簇射-那些到达地面的天顶角相对于垂直θ> 60度-的特征是地面上的μ子分量占主导地位，伴随着主要由μ子衰变和μ子相互作用产生的电磁晕。通过蒙特卡罗模拟，我们给出了地面超高能斜簇射中粒子密度随初始能量和质量组成以及模拟中所采用的不同强子模型的函数关系。我们还研究了粒子密度的固有的簇射到簇射波动的影响。
2009-10-15 astro-ph.HE
Probing stellar winds and accretion physics in high-mass X-ray binaries and ultra-luminous X-ray sources with LOFT
这是一份支持大型X射线定时观测站（LOFT）飞行任务概念的白皮书，该观测站被提议作为欧空局的一项中型飞行任务。我们讨论了LOFT在研究高质量X射线双星和超亮X射线源方面的潜力。关于摘要，我们参考了该文件。
2015-01-16 astro-ph.HE
Investigation of Hadronic Interactions at Ultra-High Energies with the Pierre Auger Observatory
皮埃尔·俄歇天文台的目标是研究超高能量宇宙射线粒子的性质。它可以同时观测大气层中纵向空气簇射的发展以及地面上的粒子密度。虽然没有专门的μ子探测器，但已经开发了一些技术来估计由空气簇射产生的μ子$N_μ$的数量。无论是纵向发展，特别是簇射最大值的深度，$X_{\rm max}$，和空气簇射的μ子含量是非常敏感的强子相互作用在超高能量。目前，没有一个用于模拟广泛的空气簇射的强子相互作用模型能够一致地描述皮埃尔俄歇天文台的观测$X_{\rm max}$和$N_μ$。
2009-06-25 astro-ph.HE
New physics above 50 TeV: probing its phenomenology through UHECR air-shower simulations
针对UHECR成分问题，本文通过修改CORSIKA代码模拟广延大气簇射，探究质心能量50 TeV以上的质子相互作用新效应对截面和多重数的影响，发现在140 TeV下截面需达800 mb且次级粒子增加2-3倍方可匹配Auger数据。
2025-09-17 astro-ph.HE
Proton-Air Cross Section and Composition of Ultra High Energy Cosmic Rays Observed by Telescope Array
超高能宇宙射线（UHECR）提供了一种自然的粒子源，其能量超过了实验室中可以获得的能量。已经观察到能量超过$10^{20}$ eV的UHECR，其在动量中心框架中相当于433 TeV。利用这种天然的粒子来源，物理学家可以将$pp$截面的测量扩展到实验室中可实现的数量级以上，可能会发现新物理学的线索。质子-空气截面和UHECR QCD物理学的其他性质对于UHECR的来源和组成的研究本身也很重要，但是在这些能量下的强子模型仍然依赖于基于地面加速器数据的唯象和理论外推。UHECR数据可以用来改善质子-空气截面的这些外推，但其他强子模型参数仍然存在很大的不确定性。利用混合观测模式下收集到的高质量$X_{\mathrm{max}}$数据，利用望远镜阵列测量了$\sqrt{s} = 95$ TeV质子-空气非弹性截面。该测量还用于推断总质子-质子截面。
2017-11-02 astro-ph.HE
Constraining the energy spectrum of neutral pions in ultra-high-energy proton-air interactions
大范围空气簇射中μ介子含量的波动与宇宙射线在大气中的第一次相互作用产生的中性π介子的能量波动有关。通过分析大气簇射中μ子含量的簇射-簇射分布，我们发现在第一次质子-空气相互作用中产生的中性π介子能谱的高能尾可以在目前宇宙线实验的不确定性范围内受到约束，$P(N_μ)$。
2021-01-11 astro-ph.HE hep-ph
Using ultra-high energy cosmic rays and air showers to test Lorentz invariance within modified Maxwell theory
超高能的宇宙射线和空气簇射是检验洛伦兹不变性有效性的独特工具。一个简要的概述是这样的测试集中在各向同性，非双折射洛伦兹违反（LV）的光子部门。基于真空切伦科夫辐射和光子衰减的明显缺乏，LV参数$κ$绑定到$-0.6 \cdot 10^{-20} < κ< 6 \cdot 10^{-20}$（98\% CL）。我们报告了宇宙射线光子观测的最新极限和在空气簇射中测试真空切伦科夫辐射的初步结果。
2022-08-18 astro-ph.HE hep-ph
Hadronic Multiparticle Production at Ultra-High Energies and Extensive Air Showers
对最高能量的宇宙射线粒子的性质的研究是以广泛的空气簇射测量为基础的。因此，大多数宇宙线的性质只能从解释的空气簇射数据，因此取决于超高能强子相互作用模型的预测。我们讨论了不同的情况下，从加速器数据的空气簇射能量模型外推，并调查其影响相应的空气簇射预测。为了探索强子相互作用模型不同外推的影响，我们建立了一个特设模型。这个特设模型的基础上修改的输出标准强子相互作用事件发生器内的空气簇射模拟过程中，使我们能够研究不断变化的相互作用功能对空气簇射发展的影响。在一个系统的研究中，我们证明了由此产生的重要的空气簇射观测值的变化，并讨论了他们的预测的海特勒模型的空气簇射级联。结果发现，我们的特设修改的结果，在很大程度上，独立的基础强子相互作用模型的选择。
2010-10-20 astro-ph.HE hep-ph
Probing Atmospheric Electric Fields in Thunderstorms through Radio Emission from Cosmic-Ray-Induced Air Showers
我们目前的测量宇宙射线的空气阵雨发生在雷暴期间的无线电发射。这些空气簇射的强度和偏振模式与在晴朗天气条件下测量的完全不同。利用大气电场的简单双层模型，这些模式可以很好地再现了国家的最先进的模拟代码。这反过来又为研究大气电场提供了一种新的方法。
2015-04-22 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.IM
Cherenkov light Extrapolation at Ultra High Energy Cosmic Rays in Extensive Air Showers
用计算机程序CORSIKA模拟了高能宇宙射线（E>=10^16 eV）作用下的广延空气簇射（EAS）粒子的切伦科夫光横向分布函数（LDF）。在此模拟的基础上构建的参数化使我们能够重建事件，也就是说，从Tunka-25设施记录的切伦科夫光信号幅度重建产生EAS的粒子的类型和能量。考虑了切伦科夫光LDF近似在能量范围（10^16-2.10^18 eV）的外推。
2011-03-22 astro-ph.HE physics.gen-ph
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
Studies of an air-shower imaging system for the detection of ultrahigh-energy neutrinos
我们讨论了小型空气簇射成像系统探测掠地超高能τ中微子的接受度和灵敏度。我们研究的仪器位于山顶上，具有$360^\circ$的方位视场。我们发现，这样一个系统的接受度和灵敏度接近最大，如果它位于地面以上约2公里，具有$5^\circ$的垂直视场，允许重建至少$0.3^\circ$长的空气簇射图像，并具有$10$ m $^2$在任何方向上的有效光收集区域。经过三年的运行，具有这些特征的成像系统实现了$5\times10^{-9}$ GeV cm $^{-2}$ s $^{-1}$ sr $^{-1}$ at $2\times10^8$ GeV的全味中微子通量灵敏度。
2019-05-21 astro-ph.HE astro-ph.IM
Various constraints on BSM physics from extensive air showers and from ultra-high energy gamma-ray and neutrino searches
本文基于广延大气簇射异常特征及超高能伽马射线与中微子搜寻，综述了超高能宇宙射线对洛伦兹不变性检验、暗物质、早期宇宙相变和惰性中微子等标准模型之外物理现象的限制。
2025-01-31 astro-ph.HE hep-ph
Probing Neutrino Flavor Composition with the Glashow Resonance at Tau Air-Shower Neutrino Telescopes
University of Nevada Las Vegas（内华达大学拉斯维加斯分校）；Nevada Center for Astrophysics (NCfA), University of Nevada Las Vegas（内华达天体物理学中心，内华达大学拉斯维加斯分校）；Simon Fraser University（西蒙菲莎大学）；Arthur B. McDonald Canadian Astroparticle Physics Research Institute（亚瑟·B·麦克唐纳加拿大粒子物理研究所）
本文研究利用Tau空气簇射中微子望远镜的Glashow共振探测高能天体物理中微子味成分，评估了TAMBO和TRINITY的灵敏度，发现掠山几何接收度更高，当前配置下区分$pp$与$p\boldsymbol{\nu}$源有挑战但可约束富$\bar{\nu}_e$流强。
2026-07-30 astro-ph.HE hep-ph
Air Shower Observation by a Simple Structured Fresnel lens Telescope with Single Pixel for the Next Generation of Ultra-High Energy Cosmic Ray Observatory
为了弄清超高能宇宙射线（UHECR）的起源，需要改进统计和对质量组成敏感的观测。由于通量小，未来将不可避免地扩大UHECR观测站;然而，升级目前使用的探测器将是昂贵的。因此，我们正在开发一种新的荧光探测器用于UHECR观测。建议的荧光探测器，称为宇宙射线空气荧光菲涅尔透镜望远镜（CRAFFT），具有非常简单的结构，可以观察到的空气簇射的纵向发展。此外，CRAFFT有可能大大降低为UHECR研究建立一个大型观测站的成本。我们在望远镜阵列现场部署了四个CRAFFT探测器，并进行了测试观测。我们已经成功地观察到10个空气簇射事件使用CRAFFT。因此，CRAFFT可以成为实现下一代UHECR观测站的解决方案。
2019-03-05 astro-ph.HE astro-ph.IM
Investigating the influence of diffractive interactions on ultra - high energy extensive air showers
对超高能大范围空气簇射基本性质的理解，在很大程度上依赖于对LHC探测能量范围以外强子相互作用的描述。在空气簇射的建模中存在的不确定性之一是衍射相互作用的处理，衍射相互作用由非微扰物理学主导并且通常由唯象模型描述。预计这些相互作用将影响空气簇射的发展，因为它们提供了一种在大气深处输送大量能量的方式，从而改变了簇射轮廓的全球特征。本文研究了高能强子碰撞和超高能宇宙线相互作用中衍射相互作用对可测观测量的影响。我们考虑三种不同的唯象模型的衍射物理的治疗和估计的影响，这些相互作用的弹性，秒数，纵向空气簇射轮廓和μ子密度的质子-空气和铁-空气碰撞在不同的初级能量。我们的研究结果表明，衍射事件有不可忽略的影响，这些相互作用的独特的方法，目前在唯象模型，是一个重要的理论不确定性的来源广泛的空气淋浴的描述。
2017-01-18 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Trinity: An Imaging Air Cherenkov Telescope to Search for Ultra-High-Energy Neutrinos
掠地中微子是那些以浅角度穿过地壳的中微子。对于超高能（E > 1 PeV; UHE）的掠地τ中微子，由中微子-地球相互作用产生的τ轻子很有可能在衰变之前从地面出现。当这种情况发生时，衰变的τ粒子会引发相对论亚原子粒子的空气簇射，这些粒子会发出切伦科夫辐射。为了观测这种切伦科夫辐射，我们建议建立三一天文台。使用一种新颖的光学结构设计，指向地平线，三一将观察切伦科夫辐射从上行中微子诱导的空气阵雨。由于对1- 10，000 PeV能量范围内的中微子敏感，Trinity的预期灵敏度将发挥独特的作用，填补IceCube观测到的天体物理中微子与无线电UHE中微子探测器的预期灵敏度之间的差距。
2021-09-07 astro-ph.HE astro-ph.IM
Probing Neutrino Flavor Transition Mechanism with Ultra High Energy Astrophysical Neutrinos
超高能天体物理中微子的观测和鉴别已被提议用于未来的中微子望远镜。在地球上观测到的天体物理中微子的味比取决于源的初始味比和这些中微子在传播过程中发生的味转变。我们的模型无关的参数化的味道过渡机制进行了很好的分类。在我们的模型无关参数化框架下，我们发现一个新的参数R= ε_e/（ε_μ + ε_τ）可以直接探测味跃迁，而不需要v_μ-v_τ对称性的假设。一些口味过渡模型来测试我们的参数化与这个新的观察。通过我们的模型无关的参数化，讨论了新的可观察性对味转换机制的观察约束。
2013-08-30 astro-ph.HE hep-ph
Proton-Air Cross Section and Extensive Air Showers
超高能强子截面对大范围空气簇射叶栅的发展有重要影响。因此，对空气簇射数据的解释主要依赖于强子相互作用模型，该模型将加速器测量的截面外推到最高宇宙射线能量。我们讨论了如何极端的情况下，截面外推可以影响空气簇射数据的解释。我们发现，外推质子-空气截面在超高能量的理论不确定性是远远大于现有的传播可用的蒙特卡罗模型预测建议。证明了对簇射最大值深度的影响。
2009-06-17 astro-ph.HE hep-ph
Possibility of Using a Satellite-Based Detector for Recording Cherenkov Light from Ultrahigh-Energy Extensive Air Showers Penetrating into the Ocean Water
我们估计了切伦科夫辐射的反射分量，它是在海洋表面上一次能量为10^20 eV的大范围空气簇射的发展过程中产生的。已经表明，在TUS实验的条件下，在荧光轨迹末端的反射切伦科夫光子的闪光可以在天顶距高达20度的簇射中被识别。
2011-10-13 astro-ph.HE astro-ph.IM
Probing CP violation with the three years ultra-high energy neutrinos from IceCube
IceCube合作最近宣布发现了超高能中微子事件。这些中微子可以用来探测它们的产生源，以及轻子混合参数。在这项工作中，我们使用第一个冰立方数据来约束轻子CP破坏相$δ_{cp}$。为此，我们以通量比的形式分析了数据。我们发现对$δ_{cp}$的拟合依赖于对这些天体物理中微子产生机制的假设。因此，我们也使用这些数据来限制中微子的来源。
2014-09-23 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
A method to calibrate the absolute energy scale of air showers with ultra-high energy photons
超高能宇宙射线引发的空气簇射绝对能量标度的标定是一个重要的实验问题。目前，使用荧光技术的相应系统不确定度为14-21%。在这里，我们描述了一个新的，独立的方法，可以应用，如果超高能光子观察。虽然这种光子引发的簇射还没有被发现，但现在和未来的宇宙射线探测器的能力可能会让它们被发现。该方法利用UHE光子的地磁转换（预射效应），这显着影响随后的纵向簇射发展。转换几率依赖于光子能量，可以用QED精确计算。所观察到的转换光子事件的分数与预期的一个的比较允许所观察到的光子空气簇射的绝对能量尺度的确定，因此，空气簇射实验的能量校准。我们提供的方法的细节和估计的准确性，可以达到作为一个函数的观测到的光子簇射的数量。已经有非常少量的UHE光子可以帮助测试和确定绝对能量标度。
2014-04-04 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ph
Alignment of air showers produced by ultra-high energy cosmic rays at the Pierre Auger Observatory
我们表明，能量加权角（天顶，方位角）分布的广泛的空气簇射（EAS），产生的超高能（UHE）宇宙射线在皮埃尔俄歇天文台（PAO），有一个推力轴几乎横向于行星际磁场（IMF），推力值$Tp \geq 0.64$（其中1.0意味着一个完美的对齐和0.5各向同性）。这种行为强烈表明IMF对带电簇射粒子的影响，产生额外的横向散射。我们讨论了地磁风暴期间（30\%的观测时间），IMF成为优势，加强对齐时，地球的磁场的减弱。
2023-01-20 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.HE
The Microwave Air Yield Beam Experiment (MAYBE): measurement of GHz radiation for Ultra-High Energy Cosmic Rays detection
我们提出了第一次测量的微波辐射的电子束诱导的空气等离子体，在阿贡国家实验室的电子范德格拉夫设施进行。相干无线电切伦科夫，在以前的光束实验的主要背景，是不是由3兆电子伏的光束，这简化了数据的解释产生。无线电发射在3和12 GHz之间的广泛频率范围内进行了研究。这种测量提供了进一步的洞察微波辐射从广泛的空气淋浴作为一种新的检测技术的超高能宇宙射线。
2011-08-31 astro-ph.HE hep-ex physics.ins-det
Probing the incompressibility of nuclear matter at ultra-high density through the prompt collapse of asymmetric neutron star binaries
利用250个中子星并合的微观物理模拟，我们首次探讨了核不可压缩性在不同质量比双星瞬发坍缩阈值中的作用。我们表明，即时崩溃阈值的观测，无论是从二进制与两个不同的质量比或与一个质量比，但结合知识的最大中子星质量或紧凑性，将限制在最大中子星密度，$K_{\rm max}$，在百分之几十的不可压缩性。这种用其他方法无法得到的对$K_{\rm max}$的测量可能揭示出中子星内部超子或夸克的存在。
2022-05-17 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
