Lateral Distribution Function of Extensive Air Showers Cherenkov Light and Stable Laws: Fast Modelling Method for the CORSIKA Code
本文提出用二维分数稳定分布近似切连科夫光横向分布函数，基于 CORSIKA 模拟，实现类似 NKG 的快速建模方法。
2024-11-28 astro-ph.HE astro-ph.IM
Simulations of cross media showers with CORSIKA 8
CORSIKA 8 项目开发了一个现代多功能粒子簇射模拟框架，通过体积树设计实现了单次运行中跨不同密度介质的模拟，并成功验证了从空气穿透至南极冰层的粒子簇射。
2023-09-12 astro-ph.IM
Particle density fluctuations and correlations in low energy Cosmic-Ray showers simulated with CORSIKA
目前对宇宙射线的研究主要集中在高能粒子进入大气层并产生单个广延空气簇射（EAS）。然而，有模型预测，高能粒子的相互作用可能会导致远离地球的宇宙射线团（CRE）。它们可以被观察到，因为一些能量相对较低的相关空气簇射散布在一个大区域上。宇宙射线极端分布观测站（CREDO）的目标是利用来自不同探测器和观测站的所有可用数据搜索CRE，包括分布在大面积上的小型但众多的探测器。这种测量的解释需要在一个非常宽的能谱的EAS属性的精确信息。低能量EAS分析使用事件从CORSIKA，程序进行空气簇射模拟。初级宇宙线粒子的能量范围从1 TeV到4000 TeV。研究了地平面的二次粒子，以获得它们的密度涨落和位置相关性。虽然在多重性分布中观察到的波动与随机一致，但更详细的分析表明，在选定的粒子附近，其他粒子的密度比在没有相关性的情况下预期的要高。该分析的结果可用于进一步的计算，例如，在没有特殊模拟的情况下获得EAS的检测概率。
2021-11-09 astro-ph.HE astro-ph.IM
Simulating radio emission from particle cascades with CORSIKA 8
本研究介绍采用C++17开发的新型粒子级联模拟框架CORSIKA 8的射电模块，其支持两种独立射电辐射计算方法，经多工具对比验证，可为宇宙线相关研究提供灵活可靠的模拟支撑。
2024-09-24 astro-ph.HE astro-ph.IM
Simulating radio emission from air showers with CoREAS
CoREAS是一个蒙特卡罗程序，用于模拟广泛的空气簇射的无线电发射。它实现了直接在CORSIKA中计算电磁辐射的端点形式主义。因此，它是无参数的，对无线电信号的发射机制没有任何假设，并考虑了CORSIKA模拟的电子和正电子分布的完整复杂性。在这篇文章中，我们通过在从几十MHz到GHz频率的不同频率范围内进行模拟来说明CoREAS的能力，并特别描述了由于大气折射率变化引起的切伦科夫效应而在高频下的发射特性。
2013-01-10 astro-ph.HE astro-ph.IM
Generative Artificial Intelligence for Air Shower Simulation
针对天体粒子物理中空气簇射蒙特卡洛模拟计算密集的问题，提出基于GAN的加速方法，在CORSIKA生成的数据集上训练后，单簇射生成速度提升10^4倍，显著降低计算成本。
2025-10-30 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.comp-ph
CORSIKA 8: A General Framework for Particle Cascade Simulations
Technische Universität Dortmund (TU)（多特蒙德工业大学）；Lamarr Institute for Machine Learning and Artificial Intelligence（拉玛尔机器学习与人工智能研究所）；Karlsruhe Institute of Technology (KIT)（卡尔斯鲁厄理工学院）；University of Cincinnati（辛辛那提大学）；Radboud University Nijmegen（奈梅亨拉德堡德大学）；Universidade de Santiago de Compostela, Instituto Galego de Física de Altas Enerxías (IGFAE)（圣地亚哥-德孔波斯特拉大学加利西亚高能物理研究所）；Laboratoire Univers & Particules de Montpellier, CNRS & Université de Montpellier (UMR-5299)（蒙彼利埃宇宙与粒子实验室）；Uppsala University（乌普萨拉大学）；Department of Physics, Enrico Fermi Institute, Kavli Institute for Cosmological Physics, University of Chicago（芝加哥大学费米物理系、恩里科·费米研究所、卡弗里宇宙物理研究所）；Bergische Universität Wuppertal（伍珀塔尔山岳大学）；Vrije Universiteit Brussel（布鲁塞尔自由大学）；UCLouvain（天主教鲁汶大学）；Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM)（墨西哥国立自治大学）；DALI, Univ Perpignan（佩皮尼昂大学数字艺术与信息科学实验室）；LIRMM Univ Montpellier, CNRS（蒙彼利埃大学信息与多媒体研究所）；University of Hawai’i at Manoa（夏威夷大学马诺阿分校）；European Southern Observatory (ESO)（欧洲南方天文台）；Palacký University in Olomouc（奥洛穆茨帕拉茨基大学）；Institute of Physics of the Academy of Sciences of the Czech Republic（捷克科学院物理研究所）；Laboratório de Instrumentação e Física Experimental de Partículas (LIP)（粒子实验物理学与仪器实验室）
CORSIKA 8 通过现代 C++ 重构，提供模块化框架，支持单位处理、灵活几何和环境描述，验证了其物理精度，并扩展了如冰中 cross-media shower 模拟等新应用。
2026-07-10 astro-ph.HE astro-ph.IM
Parameterization of Cherenkov Light Lateral Distribution Function as a Function of the Zenith Angle around the Knee Region
利用CORSIKA程序对不同天顶距的Tunka EAS阵列进行了切伦科夫光横向分布函数（CLLDF）模拟。基于CORSIKA对膝区附近不同天顶距下能量为3.10^15 eV的初级质子的模拟结果，对大范围空气簇射（EAS）中CLLDF随簇射核距离和天顶距的变化进行了参数化.参数化CLLDF进行了验证比较，使用CORSIKA代码进行的模拟两个天顶距。
2016-12-15 astro-ph.HE astro-ph.IM
Optical Photon Emission in Extended Airshowers -- Hybrid computing in the context of CORSIKA 8
本文针对 CORSIKA 8 中光学光子传播耗时巨大的问题，提出在深度学习加速硬件（特别是 Nvidia 加速器）上实现光子传播的混合计算方法，以提升广延大气簇射模拟速度。
2024-05-07 astro-ph.IM physics.comp-ph
Impact of Global Data Assimilation System atmospheric models on astroparticle showers
我们提出了一种方法来模拟大气模式的影响，在背景粒子通量的地面探测器使用全球数据同化系统。该方法是在由拉丁美洲巨型天文台合作开发的ARTI模拟框架内。在热带气候条件下，对哥伦比亚布卡拉曼加市的地面二次通量进行了模拟。为了验证我们的方法，我们在2006年至2011年期间建立了马拉圭的月度剖面，将最大大气深度X $_\mathrm{max}$与CORSIKA的俄歇大气选项计算的最大大气深度进行比较。结果表明，预定义的CORSIKA大气及其相应的全球数据同化系统的大气廓线之间的显着差异。
2021-10-18 astro-ph.IM
Modeling of rigidity dependent CORSIKA simulations for GRAPES-3
位于印度乌提的GRAPES-3 μ子望远镜每天记录4x10^9 μ子。这些μ子是由大气中的初级宇宙射线（PCR）相互作用产生的。高统计量的μ子使GRAPES-3能够精确测量各种太阳引起的现象，包括日冕物质抛射（CME）、Forbush减少、地磁暴（GMS）和雷暴上空通过时的大气加速。然而，观测数据的理解和解释需要蒙特卡罗（MC）模拟的PCR和随后的发展在大气中的阵雨。CORSIKA是广泛用于此目的的标准MC模拟代码。然而，这些模拟是耗时的，因为大量的相互作用和衰变需要考虑到从大气层顶部到地面的阵雨发展的各个阶段。因此，计算资源成为重要的考虑因素，特别是当需要模拟数十亿PCR以匹配数据的高统计准确性时。在GRAPES-3模拟过程中，观察到超过60%的模拟事件并没有真正到达地球大气层。地磁场（GMF）为PCR创建了一个阈值，称为截止刚度Rc，这是一个方向依赖参数，低于该参数，PCR无法到达地球大气层。然而，在CORSIKA中，没有设置方向相关阈值的规定。我们已经设计了一种有效的方法，已考虑到这种Rc的依赖性。GRAPES-3模拟的模拟时间减少了3倍，输出数据大小减少了2倍。这已纳入CORSIKA版本v75600及以后版本。在这项工作中讨论了这一点的详细实施以及潜在的好处。
2019-08-16 astro-ph.IM physics.comp-ph
Reconstructing air shower parameters with LOFAR using event specific GDAS atmospheres
对大气参数如湿度、压力、温度和折射率的有限了解，一直是从空气簇射的无线电发射重建簇射最大值深度的重要系统不确定性之一。目前的空气簇射蒙特卡罗模拟代码，如CORSIKA和无线电插件CoREAS使用各种平均参数化大气。然而，LOFAR数据所用的宇宙射线分析方法需要依赖时间和特定地点的大气模型。在那里，对每一个探测到的宇宙射线都使用了专用的模拟装置，以考虑测量时的实际大气条件。使用全球数据同化系统（GDAS），全球大气模式，我们已经实现了随时间变化的，现实的大气廓线在CORSIKA和COREAS。我们已经为使用LOFAR测量的所有空气簇射生成了真实的事件特定大气，LOFAR是一个跨越几年和许多不同天气条件的事件集。我们的数据集的一个完整的重新分析表明，对于大多数数据，我们以前的校正因子表现得相当好，我们发现只有一个小的系统移位2克/厘米$^2$重建$X_{\rm max}$。然而，在极端天气条件下，例如，非常低的气压下，偏移可高达15 g/cm $^2$。我们提供了一个修正公式，以确定在$X_{\rm max}$的变化，从使用美国标准大气和GDAS为基础的大气模拟的比较。
2020-06-02 astro-ph.HE 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
Generative Neural Network for Simulating Radio Emission from Extensive Air Showers
本文提出用生成神经网络模拟宇宙射线广延大气簇射的无线电脉冲，并用于X_max重建，在保持与完整CORSIKA/CoREAS模拟相当分辨率的同时大幅降低计算成本。
2025-07-10 astro-ph.HE astro-ph.IM
A Simple Parallelization Scheme for Extensive Air Shower Simulations
一个简单的方法，广泛的空气簇射模拟并行化。在固定的高度步长上模拟阵雨。在每一步中，低于指定能量阈值的子粒子被虹吸出来并制成表格以供进一步模拟。一旦整个簇射被制成表格，产生的粒子列表被连接并分成单独的列表文件，每个列表文件都具有类似的投影计算时间。然后将这些列表放置在计算集群上，当计算资源变得可用时，可以在其中以零碎的方式完成模拟。模拟完成后，输出将重新组合为完整的空气簇射模拟。原始模拟程序（在本例中为CORSIKA）在此过程中没有任何改变。验证是通过比较10^（16.5）eV的簇射产生和没有并行化。
2011-03-23 astro-ph.HE astro-ph.IM
Parallel Version of CORSIKA Code with Cherenkov Option for SPHERE-3 Project
Faculty of Computational Mathematics and Cybernetics, Lomonosov Moscow State University（莫斯科国立大学计算数学与控制论学院）；Faculty of Physics, Lomonosov Moscow State University（莫斯科国立大学物理学院）；Department of Cosmic Research, Lomonosov Moscow State University（莫斯科国立大学宇宙研究系）
为SPHERE-3项目开发了平行版CORSIKA代码，以提高在超算设施上生成切连科夫光簇射事件的效率。
2026-03-09 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
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
A Template-based $γ$-ray Reconstruction Method for Air Shower Arrays
介绍了一种新的基于蒙特卡罗模板的空气簇射阵列重建方法，重点研究了$γ$射线诱导空气簇射的簇射核心和能量重建。该算法适用于一个广泛的空气簇射对预期的概率分布，使用似然方法观察到的横向振幅分布。一个完整的蒙特卡罗空气簇射模拟结合探测器模拟用于生成预期的概率分布。拟合优度可用于区分$γ$射线和强子诱导的空气簇射。作为一个例子，我们应用这种方法的高海拔水切伦科夫$γ$射线天文台和最近安装的高能量升级。该方法的性能和混合探测器类型的空气簇射阵列的适用性使其成为当前和未来仪器的一种有前途的重建方法。
2019-01-08 astro-ph.HE astro-ph.IM
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
Studies of the Time Structure of Extended Air Showers for Direction Reconstruction with the HAWC Outrigger Array
高海拔水切伦科夫（HAWC）伽马射线天文台是一个地面空气簇射阵列，旨在探测大气空气簇射的次级粒子在水中产生的切伦科夫光。为了提高在最高能量下的灵敏度，特别是对于落在主阵列之外的簇射芯，在主阵列（支腿阵列）周围安装了345个较小的水切伦科夫探测器（WCD）。这一扩展将HAWC的仪表化面积增加了四倍。随着阵列尺寸的增加，以及探测距离核心更远的簇射粒子的能力，了解簇射阵面的时间结构对于准确的方向重建至关重要，并要求进行适当的建模。在这方面的贡献，我们提出了一个模型的淋浴前所期望的观察得到的支腿从蒙特卡罗模拟。将该模型应用于簇射改造，研究了空气簇射参数的改进。
2019-08-29 astro-ph.HE astro-ph.IM
3D simulation for Cherenkov emissions in Extensive Air Showers
本文报道了广泛空气簇射（EAS）中切伦科夫光子辐射的三维数值模拟。CORSIKA是用于描述EAS的最广泛使用的蒙特卡罗生成器，但由于所需的大量数据存储和运行时间，不建议计算EAS在超高能量下的切伦科夫光发射。所提出的BinTheSky是一个框架来模拟切伦科夫光发射使用的空间信息产生的蒙特卡洛发生器。光在淋浴器中发射，传播并衰减到地面。该框架使人们能够计算光的空间，时间和方向分布在地面或在给定的高度，而超高能宇宙线实验的通常方法依赖于模拟的纵向簇射发展和参数化的横向簇射分布。
2017-02-10 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Optimizing Cherenkov photons generation and propagation in CORSIKA for CTA Monte-Carlo simulations
KAscade的宇宙射线模拟）是一个详细模拟大气中高能宇宙射线粒子引发的大范围空气簇射的程序，目前几乎所有旨在测量地面初级和次级宇宙射线的主要仪器都在使用。目前正在建造的切伦科夫望远镜阵列（CTA）是极高能伽马射线天文学领域的下一代仪器。详细的CORSIKA蒙特卡罗模拟将定期与CTA操作并行进行，以估计仪器响应函数，这是在数据分析期间从测量结果中提取宇宙源物理特性所必需的。与这些模拟相关的估计CPU时间非常高，每年约为2亿HS06小时。代码优化成为快速生产和有限成本的必要条件。在本文中，我们提出了多个代码转换，旨在促进自动矢量化的编译器，确保最小的外部库的要求和高硬件可移植性。
2020-06-26 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
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
Feasibility of radar detection of extensive air showers
考虑到各种雷达设置和簇射几何形状，模拟了由空气中的高能簇射粒子产生的短寿命等离子体的无线电波反射。我们表明，空气簇射产生的等离子体必须始终被视为欠密。因此，我们使用汤姆逊散射截面校正分子淬火的无线电波，我们总结相干的贡献，反射的无线电波的体积的等离子体盘，以获得到达接收器天线的信号的时间演变。分析了雷达回波的接收功率和谱功率密度。根据所获得的结果，我们讨论了可能的模式的雷达探测广泛的空气阵雨。我们的结论是，散射信号太弱的雷达方法提供一个有效的和廉价的方法的空气簇射检测。
2015-09-04 astro-ph.HE astro-ph.IM
A New Simple Method for the Analysis of Extensive Air Showers
研究大范围空气簇射最重要的目标是确定其初级宇宙线的能量、质量和到达方向。为了找到这些参数，需要确定簇射的核心位置和到达方向。本文介绍了一种利用粒子探测器的触发时间信息确定堆芯位置的新方法。我们还开发了一种简单的技术来重建到达方向。我们的方法不是基于对交叉粒子的数量敏感的密度敏感探测器，并且也独立于横向分布模型。这个模型已经开发和检查由CORSIKA软件包产生的模拟阵雨事件的分析。
2011-03-03 astro-ph.IM
New Simple Method for Analysis of Extensive Air Showers
宇宙射线有关于我们周围宇宙的宝贵信息。确定宇宙线粒子的能量、质量和到达方向是大规模大气簇射研究的重要内容。为了确定这些参数，首先要确定大范围空气簇射的到达方向和核心位置。本文介绍了一种利用大范围空气簇射次级粒子到达时间信息，寻找其核心位置，修正平面波前近似，从而计算大范围空气簇射到达方向的新方法。该方法不需要数敏探测器-对交叉粒子的数量敏感的探测器-因此不需要横向分布模型。该模型是通过对CORSIKA软件包生成的模拟事件进行分析而建立的。
2011-03-16 astro-ph.IM
CORSIKA Simulation of the Telescope Array Surface Detector
望远镜阵列是北半球研究超高能宇宙射线的最大实验。实验的检测区域由507个表面检测器的阵列和在外围分成三个位点的荧光检测器组成。38个荧光望远镜的观察方向指向表面阵列上方的空气空间。在本文中，我们描述了一种技术，我们已经开发的模拟望远镜阵列实验的表面探测器阵列的响应。该方法的两个主要组成部分是：（a）生成详细的CORSIKA蒙特卡罗模拟，其中包含所有已知的数据特征;以及（b）通过与望远镜阵列表面探测器数据进行直接比较来验证模拟。这种技术使我们能够对阵列的接受度进行非常精确的计算。我们还描述了系统的不确定性，在这个验收计算的研究。
2014-03-04 astro-ph.IM
A Model of the Response of Surface Detectors to Extensive Air Showers Based on Shower Universality
基于簇射普适性，提出适用于水切伦科夫和闪烁体表面探测器的响应模型，可精确重建簇射极大深度和缪子数。
2024-07-23 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Atmospheric effects on extensive air showers observed with the Surface Detector of the Pierre Auger Observatory
大气参数，如压力（P）、温度（T）和密度，影响高能宇宙射线引发的大范围空气簇射的发展。我们利用俄歇天文台的地面探测器研究了大气变化对大范围空气簇射的影响。事件发生率表现出约10%的季节调制和约2%的昼夜调制。我们发现，所观察到的行为是由一个模型，包括与压力和密度的变化相关的影响来解释。前者影响空气簇射的纵向发展，而后者影响莫里哀半径，从而簇射粒子的横向分布。该模型进行了验证，充分模拟广泛的空气阵雨使用的皮埃尔俄歇天文台的网站上测量的大气剖面。
2009-07-30 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
Towards online triggering for the radio detection of air showers using deep neural networks
通过无线电信号检测空气簇射事件需要开发一种触发算法，用于在信号和背景事件之间进行清晰的区分，以减少来自错误触发的数据流。在这方面的贡献，我们将描述一种方法来触发空气簇射事件的单天线水平，以及使用神经网络进行在线重建的簇射参数。
2018-12-07 astro-ph.IM hep-ex physics.data-an
LORA: A scintillator array for LOFAR to measure extensive air showers
测量高能宇宙射线引起的大范围空气簇射的射电辐射是LOFAR射电望远镜的关键科学项目之一。LOFar Radboud空气簇射阵列（LORA）已安装在荷兰的LOFAR核心。LORA的主要目的是测量空气簇射的特性，并触发LOFAR无线电天线的读出，以记录广泛的空气簇射。描述了闪烁探测器阵列的实验装置及其性能。
2014-08-19 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
