Hadron diffractive production at ultrahigh energies
衍射产生被认为是在pomeron交换振幅转换为黑盘的,由于再散射修正的能量区域。本文用修正的$K$ -矩阵方法计算了小动量转移的强子反应$h_1+h_3\to h_1+h_2+h_3$($q^2_{1\to 1}\sim m^2/\ln^2s$,$q^2_{3\to 3}\sim m^2/\ln^2s$)的相应修正。小的动量转移值对于引入振幅方程是至关重要的。用程函方法精确求解了强子衍射产生反应$h_1+h_3\to h_1+h_2+h_3$的三体方程。在黑盘区,终态散射过程基本上不改变振幅的形状,但以因子$\sim\frac 14$倾倒振幅。
2014-07-17 hep-ph
Hadron diffractive scattering at ultrahigh energies, real part of the amplitude and Coulomb interaction
根据么正性和解析性的要求,我们分析了最近几年能量为1-100 TeV的$pp^\pm$散射振幅的实部和虚部。给出了$\sqrt s > 100$ TeV和${\bf q}^2<0.4$ GeV $^2$的预言.结果表明,振幅的实部集中在黑盘边界的碰撞参量空间。用$K$矩阵函数讨论了强子与库仑相互作用的相互作用。考虑库仑相互作用,计算了7 TeV的$pp$衍射散射截面.
2015-12-21 hep-ph
Geometric scaling in ultrahigh energy neutrinos and nonlinear perturbative QCD
高能中微子截面是高能中微子望远镜中计算事件率的重要组成部分。目前,有几种方法预测不同的行为,其大小的电子能。本文综述了目前基于非线性QCD演化方程,即所谓的微扰饱和物理的预言。特别是,预测的基础上的部分子饱和的方法和几何标度性质在高能量的后果进行了讨论。标度性质允许分析计算的中微子散射的核子/核在高能量,提供了一个理论参数化。
2011-12-02 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Central production of lepton-antilepton pairs and heavy quark composite states in hadron diffractive collisions at ultrahigh energies
本文研究了质子衍射碰撞(质子动量转移${|\bf q_\perp}|\sim m/\ln s$)中,在低能($\ln{s}>>1$)下轻子-轻子对($e^+e^-$和$μ^+μ^-$)和重夸克复合态(粲夸克态和底夸克态)的中心产生,其中$σ_{tot}(pp^\pm)\sim\ln^N s$与$1\la N\la 2$ . $pp^\pm$ -再散射修正,这是不小的,计算的$K$ -矩阵的方法修改的能量。本文详细讨论了强子相互作用的两种形式:(i)在黑盘模中的$σ_{tot}(pp^\pm)\sim\ln^2 s$、$σ_{inel}(pp^\pm)\sim\ln^2 s$的增长和(ii)在共振盘模中的$σ_{tot}(pp^\pm)\sim\ln^2 s$、$σ_{inel}(pp^\pm)\sim\ln s$的增长。衍射生产过程的能量行为对于这些模式有很大的不同,因此有可能区分不同版本的衍射能量相互作用。
2014-08-20 hep-ph
On Ultrahigh-energy Neutrino Scattering
我们预测了与寻找高能宇宙中微子有关的高能中微子-核子截面。我们的研究,采用色偶极图片,除其他事项外,使我们能够定量地确定哪一部分的超高能中微子-核子截面源于饱和度与色透明区域。我们不同意文献中预测中微子能量高于$E \cong 10^9 GeV$时中微子-核子截面会受到强烈抑制的各种结果。只有在中微子能量超过$E \cong 10^{14} GeV$时,中微子-核子截面随能量的增加才开始受到抑制。
2013-08-13 hep-ph
Ultrahigh energy neutrino scattering: an update
利用对HERA I的完整ZEUS和H1数据集的最新分析,我们利用由Froissart束缚激发的对F_2(电子-质子)结构函数的全局(x,Q^2)拟合,更新了我们对低能等暗核子上带电和中性流中微子总截面的估计。利用“小”部分子模型的大Q^2、小比约克-x极限,我们将高能中微子截面直接与我们新拟合的大Q^2、小x外推相联系,我们假设它使弗鲁瓦萨尔极限饱和。我们比较我们以前的工作,它只利用较小的ZEUS数据集,以及最近的计算结果使用ZEUS-S为基础的全球微扰QCD部分子分布使用相结合的HERA I结果作为输入。我们的新结果证实了我们先前的结论,再次预测了比通过外推pQCD计算到10^9 GeV以上中微子能量所预测的小得多的截面。
2010-08-26 astro-ph.HE hep-ph
Asymptotic regime for hadron-hadron diffractive collisions at ultrahigh energies
利用前LHC和LHC的$πp$和$pp$衍射碰撞的数据,我们在黑盘图像的框架下研究了能量渐近机制。黑盘图像,由s-通道的幺正性条件和$t$ -通道的解析性的约束下,给出了相当明确的预测衍射过程的能量增加。为了处理这些数据,我们考虑Dakhno-Nikonov程函模型,该模型预测了总截面和弹性截面的$\ln^2s$型增长以及强子衍射散射和衍射解离的$(τ={\bf q}_\perp^2\ln^2s)$标度。计算结果表明,衍射截面和总截面的能量渐近特性具有普遍性,从而导致了各种强子的截面渐近相等。我们估计了不同过程渐近性的能量尺度。讨论了强子碎裂反应中渐近机制的表现形式。
2013-10-25 hep-ph
Hadron diffractive scattering at ultrahigh energies and coulomb interaction
在先前确定振幅实部的基础上,我们研究了强子和库仑相互作用对LHC能区$pp$散射的影响[{ \it V. V. Anisovich,V.A. Nikonov,J. Nyiri},Int.J.Mod.Phys.A { \bf 30},1550188(2015)]。本文用$K$矩阵函数方法讨论了强子与库仑相互作用的干涉。在强子渐近相互作用的黑盘模型下,我们计算了能量一直到$\sqrt{s}= 10^6$ TeV的强子干涉效应.结果表明,振幅的实部集中在黑盘边界处的碰撞参量空间中,导致相互作用效应随着能量的增加而增加。
2016-01-26 hep-ph
Implications of the QCD dynamics and a Super-Glashow astrophysical neutrino flux on the description of ultrahigh energy neutrino data
中微子望远镜中观测到的事件数量取决于地球中的中微子通量,它们穿过地球时的吸收以及它们在探测器中的相互作用。本文研究了高能QCD动力学对中微子在地球中传播过程中平均非弹性的能量依赖性和吸收几率的角度依赖性的影响,以及对入射中微子通量性质的影响。此外,在冰立方和冰立方-Gen 2的事件的数量估计考虑不同的情况下的QCD动力学,并假设存在一个假设的超磁共振通量,峰值以上的能量磁共振。
2022-11-11 astro-ph.HE hep-ph
Ultrahigh Energy Neutrinos
在中微子能量高达10 $^{12}$ GeV的标准模型中,中微子的能量散射截面是很好理解的。利用大型地下探测器可以测试河外中微子源的中微子振荡($ν_μ\leftrightarrowν_τ$)。在中微子能量高于10 $^{10}$ GeV时,水平空气簇射事件率的测量将能够限制非标准模型对中微子-核子截面的贡献,例如,迷你黑洞的产物。
2003-02-19 hep-ph
Neutrino cross sections at high energies and the future observations of ultrahigh-energy cosmic rays
我们表明,未来的超高能宇宙射线中微子探测器将能够测量能量高达10^{11}GeV或更高的中微子-核子截面。我们发现,单位表面积上由中微子相互作用产生的上行带电轻子的通量与截面成反比。这与大气中中微子相互作用引起的水平空气簇射(HAS)速率形成对比,后者与截面成正比。因此,通过比较HAS和上行空气簇射(UAS)速率,可以推断中微子-核子截面。总之,无论截面的值如何,上行和水平速率都确保了健康的总事件速率。
2002-02-15 astro-ph hep-ph
Neutrino Interactions at Ultrahigh Energies
本文报道了中微子能量介于$10^{9}\ev$和$10^{21}\ev$之间的中微子-核子深度非弹性散射截面的新计算。我们与文献中的结果进行比较,并评估我们的预测的可靠性。为了完整起见,我们简要回顾了中微子与原子电子相互作用的截面,强调了在$6.3\pev$附近中微子能量的$\barν_{e}e$相互作用中$W$ -玻色子共振的作用。采用模型预测来自活动星系核,伽玛射线爆发和拓扑缺陷的崩溃的地外中微子通量,我们估计事件率在大体积的水Čerenkov探测器和大面积的地面阵列。
1998-07-06 astro-ph hep-ph
Impact of the $f$-Reggeon exchanges on the observables of the single diffractive dissociation of nucleon at ultrahigh energies
本文提出具有非线性 Regge 轨迹的双 Reggeon 模型,研究高能碰撞中核子单衍射解离,证明考虑 $f$-Reggeon 交换不可忽略,并在统一唯象方案内描述了弹性衍射散射与 SDD。
2024-02-10 hep-ex hep-ph
Investigating the effects of the QCD dynamics in the neutrino absorption by the Earth's interior at ultrahigh energies
地球对入射超高能中微子的不透明性与中微子-核子($σ^{νN}$)截面在一个完全未知的运动学范围内的行为直接相关。在这项工作中,我们研究如何在$σ^{νN}$的不确定性,由于不同的QCD动力学模型修改中微子吸收,而他们穿越地球。特别是,我们比较了两个极端的情况下的高能量行为的截面,这是符合目前的实验数据的预测。第一种方案考虑的是基于小- $x$和大- $Q^2$的线性微分方程的解,而第二种方案考虑了中微子-核子截面中的么正性效应,这是通过在大能量的核子结构函数中施加Froissart束缚行为来实现的。我们的结果表明,吸收几率和中微子事件的角分布对超高能QCD动力学是敏感的。
2015-11-22 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Symmetries at ultrahigh energies and searches for neutrino oscillations
激发的可能性,新的(规范)对称性,这是在大(弦)统一尺度打破引起纹理零的费米子质量矩阵的质量和混合的层次结构的起源,我们探索的SUSY-GUT模型的中微子谱上的这种零的效果。我们发现,二次跷跷板频谱上的大多数期望是集中在既不是唯一的,也不是最有趣的可能性。强$ν_μ - ν_τ$或$ν_e - ν_τ$混合的情况下,存在一个特定的纹理结构的汤川矩阵和实验证据,从而可以扔一些光在后者。相反,如果二次跷跷板的情况应该得到证实,很少可以说的对称性汤川部门。
1995-04-03 hep-ph
Dynamical QCD Predictions for Ultrahigh Energy Neutrino Cross Sections
在动力学(辐射)部分子模型的框架下,计算了中微子能量达到10^12 GeV的中微子-核子总截面.在最高能量下,这些预测的预期不确定度不会超过20%,此时在x \simeq 10^-8到10^-9附近尚未测量的区域中,部分子分布的贡献是不可忽略的。这比计算UHE宇宙中微子事件率所需的部分子分布外推到x<10^-5时估计的约2^+-1的不确定度要精确得多。
1998-09-22 astro-ph hep-ph
Hadron collisions at ultrahigh energies: black disk or resonant disk modes?
当前强子总截面和衍射散射截面的能量数据的分析点的弹性散射振幅的影响参数空间,$b$的能量的光密度的稳定增长。在大型强子对撞机能量的$pp$散射振幅,$T(b)$,达到黑盘限制在小$b$的轮廓函数。在更大的能量$\sqrt{s}\ga 100$ TeV下,可能有两种情况。首先,当黑盘$R_{black\;disk}$的半径随着$\sqrt s$增加时,配置文件函数被冻结在黑盘限制$T(b)\simeq 1$中,提供$σ_{tot}\sim \ln^2s$、$σ_{el}\sim \ln^2s$、$σ_{inel}\sim \ln^2s$。在另一种情况下,轮廓函数以接近最大值$T(b)\simeq 2$的$\sqrt{s}\ga 100$ TeV继续增长,这意味着谐振盘模式。我们讨论了当圆盘半径$R_{resonant\;disk}\,$增加时,圆盘共振模的特征,即总截面和弹性截面$σ_{tot}\sim \ln^2s$、$σ_{el}\sim \ln^2s$增加,但非弹性截面$σ_{inel}\sim \ln s$增加得更慢.
2014-08-11 hep-ph
Exploring the Ultrahigh Energy Neutrino Universe
在观测到的最高能量下的天文学必须通过研究中微子而不是光子来进行,因为宇宙对这些能量的光子是不透明的。通过对能量超过10 EeV的中微子的观测,人们可以推断出关于宇宙射线的分布和宇宙学历史的信息,这些宇宙射线可能已经被加速到能量超过100 EeV。在这些能量下,中微子的通量非常大,表现出硬谱,这将是大统一理论相变或超重暗物质粒子的证据。在活跃星系中,由于大质量黑洞附近的宇宙射线的加速和相互作用,或者在这些黑洞产生的相对论喷流中,可以观测到能量在PeV左右的中微子。宇宙学上的伽马射线暴也可能产生PeV中微子。这些能量的中微子可能振荡成τ中微子,τ中微子可以通过再生过程穿过地球,并产生向上移动的空气簇射。能量在1000 EeV以上的中微子与大爆炸中微子相互作用,产生Z玻色子,产生高能宇宙射线。这种“Z-爆发”现象可以用来研究大爆炸中微子的质量和分布。
2000-03-30 astro-ph hep-ph
Strong Neutrino-Nucleon Interactions at Ultrahigh Energies as a Solution to the GZK Puzzle
在简要回顾了高能宇宙线之谜--从宇宙学距离上明显观测到的宇宙射线,其能量高于预期的格瑞森-扎采平-库兹明截止值4 × 10 ^{19} eV --之后,我们认为强相互作用中微子情景是一个特别有趣的解决方案。我们发现,从10^{17} eV到10^{21} eV的高能宇宙线谱的所有特征都可以被描述为起源于一个简单的类似于功率的质子注入谱,假设中微子-核子截面在质心能量高于~ 100 TeV时显著增强。在这种情况下,质子在宇宙微波背景中传播时产生的宇宙成因中微子会像质子一样在大气中引发空气簇射。由质子和中微子引起的总的空气簇射谱显示出与观测非常好的一致性。我们不久将讨论TeV尺度的标准模型的扩展,这可能导致实现强相互作用中微子的情况。然而,我们强调,这样的情况下,甚至可以实现在标准的电弱模型:电弱瞬子/sphaleron诱导的过程可能会得到强大的能量。对强相互作用中微子的可能测试范围从宇宙射线设施和中微子望远镜的观测到轻子核子散射实验的搜索。
2004-02-10 astro-ph hep-ex hep-ph
Past Galactic GRBs, and the origin and composition of ultrahigh-energy cosmic rays
皮埃尔·俄歇天文台的最新结果表明,超高能宇宙射线(UHECR)的化学成分与能量有关,在高能量下重元素的比例不断增加。这指出了银河系源的不可忽视的贡献,例如过去的伽马射线暴和银河系中其他罕见但强大的恒星爆炸。银河系磁场中的扩散效应改变了观测到的成分,并使UHECR的通量各向同性,在银河系中心方向上的各向异性高达百分之几,以及由于最近/最近爆发的位置而具有“热点”的一些小尺度各向异性。
2010-07-06 astro-ph.HE hep-ph
Energy Loss of Ultrahigh Energy Protons in Strong Magnetic Fields
超高能质子在磁场中产生π介子,从而失去能量。在高斯随机场中求出了这一过程的平均自由程。两种情况下被认为是:一个各向同性和圆柱对称分布。能量损失与E^3 <B^2>成正比;当质子的能量大于10^19 eV,磁场约为10^9高斯时,能量损失就变得很重要。对于这种量级的能量和磁场,注入磁场的质子由于π介子的产生而损失了其初始能量的相当大的一部分。
1999-11-15 astro-ph hep-ph
Role of Galactic sources and magnetic fields in forming the observed energy-dependent composition of ultrahigh-energy cosmic rays
皮埃尔俄歇天文台最近的结果显示,超高能宇宙射线(UHECR)的化学成分与能量有关,在高能量下重元素的比例越来越大,这表明银河系源可能有不可忽视的贡献。我们表明,在由伽马射线暴(GRB)或罕见类型的超新星爆炸,发生在过去的银河系中产生的UHECR的情况下,在UHECR的组成的变化可以导致不同的物种在扩散时间的差异。在银河系中心方向的各向异性预计是百分之几的平均值,但最近/最近的爆发的位置可以与观察到的UHECR集群。
2010-08-18 astro-ph.HE hep-ph
High density effects in ultrahigh neutrino interactions
在高能和大核中存在的高部分子密度有望修改轻子-强子截面和相关的观测值。本文分析了高密度效应对平均非弹性和超高能中微子-核截面的影响。我们比较预测相关的线性DGstrom动态与那些从彩色玻璃冷凝形式主义,其中包括非线性效应。我们的结果表明,非线性效应降低了平均非弹性,并且不同方法对超高能量下中微子-核截面的预测是相似的。
2013-07-05 hep-ex hep-ph
Ultrahigh-Energy Neutrino Interactions and Neutrino Telescope Event Rates
我们目前的中微子核子截面的能量高达10 $^21$ eV,相关的探测能量的银河系和河外中微子的结果。在最高能量下,我们的结果比以前的估计大2.4倍。使用这些新的截面,我们预测中微子望远镜事件率的向上移动的μ子发起的中微子相互作用在地球上和包含顶点事件的PeV范围内,由于中微子-电子相互作用。我们表明,未来的中微子探测器,如AMANDA,BAIKAL,DUMAND和NESTOR有一个很好的机会检测中微子起源于活动星系核。
1996-04-09 astro-ph hep-ph
Ultrahigh Energy Cosmic Rays and Prompt TeV Gamma Rays from Gamma Ray Bursts
伽马射线暴(GRB)被认为是能量高达$\gsim10^{20}\ev$的超高能宇宙线(UHECR)事件的一类{ \it可能}源。在伽玛射线暴源内加速的最高能量质子的同步辐射应产生高达TeV能量的伽马射线。在这里,我们简要地讨论了从在即将到来的ICECUBE μ子探测器在南极的伽玛暴中的质子同步辐射源的提示TeV γ射线的可探测性的角度对伽玛暴的能量学的影响。
2003-05-12 astro-ph hep-ph
Ultrahigh energy neutrino physics
本文讨论了高能中微子在地球中的传播问题。本文根据小x下的统一演化方程计算了高能中微子-核子截面。给出了活动星系核、伽马射线暴和自顶向下模型中不同中微子通量的输运方程解。
2000-04-12 astro-ph hep-ph
Simulation of the radio signal from ultrahigh energy neutrino-initiated showers
PeV中微子在与冰中的原子核相互作用时产生粒子簇射。我们简要地描述了这些簇射的特征和由簇射产生的切伦科夫射电信号。我们研究脉冲电磁(EM),强子,并结合EM-强子簇射,并提出外推EeV的能量。
2004-07-12 astro-ph hep-ph
Exotic physics with ultrahigh energy cosmic rays
超高能宇宙射线为探索新物理提供了一个独特的基础。在这次演讲中,我们回顾了在宇宙成因中微子的相互作用中测试TeV引力的可能性,以及在核子产生的空气簇射中发现长寿命奇异粒子的可能性,例如分裂超对称模型的胶子或超对称模型的引力子LSP。
2007-10-02 hep-ph
Shadowing of Ultrahigh Energy Neutrinos
中微子-核子截面随能量的增加意味着,当能量超过几TeV时,地球对宇宙中微子变得不透明。中微子通过弱带电电流与核子相互作用,导致吸收,以及弱中性电流,这提供了中微子能量的重新分配。我们对中微子输运方程进行了梅林变换,并在矩空间中求出了它的精确解。给出了一个简单的解析公式,它精确地描述了中微子穿越地球后的中微子谱。弱中性电流的影响是最突出的初始平坦的中微子光谱,我们发现,在低能量(约1 TeV)的中微子强度甚至增强。
1996-03-22 astro-ph hep-ph
Physics of An Ultrahigh-Statistics Charm Experiment
我们审查的物理目标的超高统计魅力实验,并把它们放在更广泛的背景下,社会的努力,研究标准模型,并寻找物理超越标准模型,我们指出了一些必须克服的实验困难,如果这些目标是要满足的。
1995-08-25 hep-ex hep-ph
Constraining The Neutrino-Nucleon Cross Section with the Ultrahigh-Energy KM3NeT Event
University of Wisconsin, Madison(威斯康星大学麦迪逊分校)
KM3NeT探测到由约220 PeV中微子产生的muon轨迹,为探索高于大型强子对撞机等粒子加速器中心对心能量的物理提供了机会。本文利用该单事件对中微子-核子截面设定了上限,为超越标准模型的场景提供约束。
2026-09-21 astro-ph.HE hep-ph
Physics of ultrahigh energy neutrinos
超高能中微子可以提供有关遥远天体和宇宙起源的重要信息。关于它们的相互作用和产生率的精确知识对于估计背景、预期通量和检测概率至关重要。本文综述了高能QCD在中微子相互作用截面计算中的应用。我们还研究了大气中由于魅力和美丽衰变而产生的高能中微子。
2003-10-22 astro-ph hep-ph
Ultrahigh Energy Nuclei Propagation in a Structured, Magnetized Universe
我们比较了铁核和质子核在一个结构化宇宙中的传播,该宇宙具有从大尺度结构模拟中获得的源和磁场分布,源密度约为10^(-5)Mpc^(-3)。所有相关的宇宙射线相互作用都被考虑在内,包括光致衰变和次级产物的传播。铁注入预测的光谱形状不同的质子注入不同意与现有的数据低于约30 EeV。因此,轻原子核或质子的注入必须在这些能量上有所贡献。然而,在更高的能量,现有的数据是一致的注入纯铁与光谱指数之间的2和2.4。这允许在大约100 EeV以上的光谱的显著恢复,特别是在大偏转的情况下。显着的自相关性和各向异性,以及相当大的宇宙方差也预测在这个能量范围内。平均原子质量A在不同的情况下波动很大。在低于60 EeV的能量下,如果观察到的A > 35,则磁场对传播的影响必须可以忽略。在最高能量下,观测到的通量将仅由少数几个源支配,其位置可由下一代实验确定在10-20度范围内,即使河外磁场很重要。
2004-12-20 astro-ph hep-ph
Electroweak instantons as a solution to the ultrahigh energy cosmic ray puzzle
我们提出了一个方案,在这种方案中,一个简单的功率类似的主要频谱的质子源在宇宙学距离导致的所有细节的观测到的宇宙射线谱的能量从10^{17} eV到10^{21} eV的定量描述。像往常一样,能量在E_{GZK} ~ 4 x 10^{19} eV以上的高能质子,由于在宇宙微波背景上光生π介子而失去了大部分能量,最后主要衰变为中微子。在我们的方案中,这些所谓的宇宙成因中微子通过标准模型电弱瞬子诱导过程与大气中的核子相互作用,并产生与普通强子引发的空气簇射难以区分的空气簇射。通过这种方式,它们对观测到的宇宙射线谱产生了第二个贡献--除了来自上述质子的贡献之外--它到达了E_{GZK}之外。由于整个观察到的光谱由单个主注入光谱唯一地确定,因此不需要微调来固定低于和高于E_{GZK}的光谱的比率。统计分析表明,这一方案具有很好的优越性。可能的测试范围从宇宙射线设施和中微子望远镜的观测到HERA的QCD瞬子诱导过程的搜索。
2003-03-10 astro-ph hep-ph
New physics from ultrahigh energy cosmic rays
对能量超过~ 4 x 10^{10} GeV的宇宙射线的观测激发了几种关于其起源的推测性建议。关键的问题是,在这个能量下,光谱是否显示出预期的“GZK截止”-关于这一点,目前有相互矛盾的结果。如果真的有一个截止点,那么这些源在宇宙学上是遥远的,而且在性质上相当奇特。如果没有截止,那么就需要新的物理学。
2003-12-16 astro-ph hep-ph
Ultrahigh Energy Cosmic Rays: Facts, Myths, and Legends
这是一系列讲座的书面版本,针对天体物理学/粒子理论/粒子实验的研究生。在第一部分中,我们解释了近年来在理解能量> 10^8 GeV的宇宙射线的实验数据方面取得的重要进展。我们首先简要调查现有的数据,包括描述的能谱,质量组成,和到达方向。在这一点上,我们也给一个简短的概述实验技术。之后,我们介绍了加速和传播的基本原理,以讨论附近的宇宙线源,并强调了一个新的(多粒子)天文学的一些前景。接下来,我们调查的艺术状态,关于宇宙中微子,应与观测到的宇宙射线。第二部分是宇宙线空气簇射现象的概述。我们解释了强子相互作用模型,用于推断结果从对撞机数据的能量,并描述了在大型强子对撞机(LHC)的前瞻性物理的见解的前景。我们还解释了主要的电磁过程,治理纵向簇射演化。有了这两个主要的淋浴成分和动机从基础物理学,我们描述了不同的方法提出区分主要物种。在最后一部分中,我们概述了如何利用高能宇宙线相互作用来探索电弱尺度之外的新物理。
2011-04-04 hep-ph
High energy neutrino cross sections
本文综述了入射中微子能量在10^12 GeV以下的中微子-核子截面的理论状况,包括高能外推的各种方法。非标准模型物理学可能在高能区起作用。作为例子,讨论了小黑洞的产生和电弱瞬子的贡献的情况下的背景下的100万能量中微子散射。
2004-10-07 hep-ph
Detector Requirements for Model-Independent Measurements of Ultrahigh Energy Neutrino Cross Sections
本研究提出一种模型无关框架,用于评估未知中微子流和通用探测器下超高能中微子-核子截面的测量精度,验证了不同事件数下的测量能力,为超高能中微子物理探测器设计和新物理探测提供参考。
2023-11-06 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Ultrahigh energy cosmic rays and new particle physics
本文讨论了高能宇宙线之谜的现状和几种涉及标准模型以外粒子物理的解决方案。重点是自上而下的模型,并作为一个主要的例子,超大质量暗物质作为银河源UHE CR和它的实验签名(银河系各向异性,化学成分和集群)的状态进行了审查。然后讨论了计算超大质量粒子碎裂谱的不同方法。最后,有人认为,UHE中微子不能-无论是直接或间接-负责观察到的垂直空气淋浴。
2000-11-13 astro-ph hep-ph
Interactions of ultrahigh-energy neutrinos
未来对超高能中微子的探测将为研究质心能量为10^5 GeV或更高的物理学打开一扇新的窗口。特别是,对中微子引发的簇射的观测将有助于检验标准模型对中微子-核子截面的预测。
2002-12-16 hep-ph
Probing superheavy dark matter through lunar radio observations of ultrahigh-energy neutrinos and the impacts of neutrino cascades
本文首次结合中微子级联效应计算地球中微子通量,研究月面射电观测对10^12 GeV以上超重暗物质的探测灵敏度,证明超长波长月面射电望远镜和现有低频阵列可给出最严格限制。
2025-03-01 astro-ph.HE hep-ph
Ultrahigh-energy cosmic rays: Anomalies, QCD, and LHC data
在核子-核子厘米的大型强子对撞机上质子和核碰撞的测量。能量高达$\sqrt{s_{NN}}=$ 13 TeV,提高了我们对宇宙射线与地球大气中原子核碰撞中达到最高能量(高达$\sqrt{s_{NN}}\approx 450$ TeV)的强子相互作用的理解。蒙特卡罗事件发生器(EPOS,QGSJET和SIBYLL)通常用于描述超高能宇宙射线(UHECR,$E_{CR}\approx 10^{17}$- $10^{20}$ eV)产生的空气簇射,现在,在基于LHC Run-I数据的参数重新调整后,对测量光谱尾部的宇宙射线的性质进行了更一致的预测。然而,模型无法容纳的数据中仍然存在异常。除此之外,所有模型仍然大大低估(高估)了μ子的总数(以及它们的最大产生深度)。EPOS,QGSJET,和SIBYLL预测的最新的大型强子对撞机的数据,并对撞机MC发电机,如PYTHIA的比较表明,改善描述硬多个微型喷气生产和核效应可能有助于减少部分数据-模型的差异,揭示了UHECR组成接近所观察到的$E_{CR}\approx 10^{20}$ eV截止,并发现任何潜在的新物理负责所观察到的异常。
2019-03-15 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Particle and Astrophysics Aspects of Ultrahigh Energy Cosmic Rays
宇宙射线的起源是尚未解决的主要天体物理学问题之一。特别是,观测到的最高能量宇宙射线具有宏观能量,它们的起源可能与宇宙中最具能量的过程有关。它们的存在引发了一系列的理论解释,从传统的冲击加速到标准模型之外的粒子物理学,以及发生在我们宇宙最早时刻的过程。此外,许多新的实验活动承诺在最高能量和$γ-$射线和中微子天体物理学的结合,将这些理论模型的强有力的限制统计的强烈增加。详细的蒙特卡罗模拟表明,带电的超高能宇宙射线也可以用作大尺度磁场的探针,其起源可能打开另一个窗口进入非常早期的宇宙。我们对这个快速发展的研究领域进行了概述。
2000-12-09 astro-ph hep-ph
Microscopic Black Holes as a Source of Ultrahigh Energy gamma-rays
我们研究了微观黑洞加速带电粒子时可以产生高能γ射线(E>10 TeV)的想法。我们首先表明,微观黑洞可能存在的残余物的原始黑洞或作为碰撞的产物,在大额外维度的情况下,高能宇宙射线与大气粒子。然后,我们在4,5和6维弯曲时空背景下求解麦克斯韦方程组,并使用解来计算能量分布。从后者,我们得到所需的黑洞参数产生所观察到的伽马射线的能量。
2002-02-28 astro-ph gr-qc hep-ph
Ultrahigh Energy Neutrinos and Cosmic Rays as Probes of New Physics
宇宙高能中微子与宇宙射线的起源密不可分,是天体物理学中尚未解决的主要问题之一。特别是,观测到的最高能量宇宙射线具有宏观能量,它们的起源可能与宇宙中最具能量的过程有关。它们的存在引发了一系列的理论解释,从传统的冲击加速到标准模型之外的粒子物理学,以及发生在我们宇宙最早时刻的过程。此外,许多新的实验活动承诺在最高能量和伽马射线和中微子天体物理学的结合,将大大增加统计这些理论模型的约束。特别是超高能中微子的探测,通过新的实验技术变得可能,并将开辟一条重要的新渠道。我们对这个快速发展的领域进行了概述,特别强调了新的实验思想和探索电弱尺度之外的新物理的可能性。
2001-09-21 astro-ph hep-ph
An explanation of the muon puzzle of ultrahigh-energy cosmic rays and the role of the Forward Physics Facility for model improvement
我们调查观察到的μ介子赤字的空气簇射模拟相比,超高能宇宙射线(UHECR)的数据。基于ALICE合作组在高能强子碰撞中观测到的奇异产生增强现象,我们认为伴随的$π\leftrightarrow K$交换是通过其对簇射发展的影响来解决μ子异常的关键.我们根据$π\leftrightarrow K$交换概率$F_s$构造了一个玩具模型。我们提出了一个参数化的$F_s$的伪快度,可以容纳的UHECR数据。展望未来,我们探索潜在的战略模型改进使用大量的数据收集的LHC中微子探测器,如FASER $ν$和实验在前进物理设施。我们计算了相应的灵敏度$F_s$,并表明,这些实验将能够探测模型相空间。
2022-03-25 hep-ph
Implications of Ultrahigh Energy Air Showers for Physics and Astrophysics
在地球大气层中产生巨大的广泛的空气簇射的初级高能粒子从两个角度提出了一个有趣的谜团:(1)这些粒子是如何产生的,具有如此惊人的能量,比最好的人造地球加速器产生的能量高出八个数量级?(2)既然它们最有可能起源于河外,那么它们如何从河外距离到达我们,而不会遭受与2.7 K热宇宙背景光子相互作用所带来的严重损失-所谓的GZK效应?这些问题的答案可能涉及到新的物理学:违反狭义相对论,大统一理论和量子引力理论涉及大额外维度。它们可能涉及新的天体物理学来源,“zevatrons”。或者一些迄今为止完全未知的物理学或天体物理学可能有答案。我将在这里讨论涉及高能宇宙射线的产生和河外传播的奥秘,并提出一些可能的解决方案。
2002-08-12 astro-ph hep-ph
Searching for New Physics with Ultrahigh Energy Cosmic Rays
超高能宇宙射线在地球大气层中相互作用时产生巨大的带电粒子和光子簇射,为寻找新的物理学提供了独特的工具。特别令人感兴趣的是,探测到一个非常小的违反洛伦兹不变性的可能性,例如可能与$\sim 10^{-35}$ m普朗克尺度附近的时空结构有关。我们在这里讨论的可能签名的洛伦兹不变性破坏的频谱上的能量宇宙射线相比,目前的观测巨大的空气淋浴。我们还讨论了未来使用更灵敏的检测技术来改进洛伦兹不变性破坏搜索的可能性。使用最新的数据从皮埃尔俄歇天文台,我们得出一个最佳的拟合的LIV参数$3.0^{+1.5}_{-3.0} \times 10^{-23}$,对应的上限$4.5 \times 10^{-23}$在质子洛伦兹因子$\sim 2 \times 10^{11}$。这一结果对量子引力模型具有重要意义。
2009-08-12 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Are We Looking at Neutrino Absorption Spectra at IceCube?
在冰立方观测到的高能中微子光谱可能表明超轻暗物质晕吸收了这种中微子。我们指出,这种光谱的各种功能可以解释这样的解释。对于光$Z^\prime$介导的$t$通道暗物质与中微子的相互作用,我们提出了一种新的机制,这些中微子在特定的能量吸收。这可以避免AGN模型预测能量超过PeV的大中微子通量。
2018-10-09 astro-ph.HE hep-ph
Performance and science reach of POEMMA for ultrahigh-energy particles
极端多信使天体物理探测器(POEMMA)是一项潜在的NASA天体物理探测级任务,旨在从太空观测超高能宇宙射线(UHECR)和宇宙中微子。POEMMA将监测地球大气层的巨大体积,以探测由极高能的宇宙信使产生的广泛的空气簇射(EAS):在整个天空中超过20 EeV的UHECR和超过20 PeV的宇宙中微子。我们专注于这项研究的影响POEMMA UHECR科学模拟探测器响应和任务性能的EAS从UHECR。我们表明,POEMMA将提供一个显着增加在整个天空中的最高能量观测到的UHECR的统计。POEMMA将是第一个部署在空间的UHECR荧光探测器,将提供对空气簇射纵向发展的高质量立体观测。因此,它将能够提供对UHECR的量热能量和核质量的逐事件估计。相互作用中的粒子物理学限制了对逐个事件的簇射最大值的解释。相比之下,量热能量测量对早期相互作用中不同的可能终态的敏感性明显降低。我们研究的前景,发现的起源和性质的UHECRs使用的能量谱的测量,到达方向的分布,和大气柱深度的EAS纵向发展达到最大的期望。我们还探索POEMMA的补充科学能力,通过其在极端能量的粒子相互作用的灵敏度和它的能力,以检测超高能中微子和光子产生的自上而下的模型,包括宇宙弦和超重暗物质粒子衰变在银河系的光环。
2019-10-25 astro-ph.HE hep-ph
Unstable superheavy relic particles as a source of neutrinos responsible for the ultrahigh-energy cosmic rays
超重残留粒子的衰变可能会产生极高能的中微子。它们在残余中微子上的湮灭可能是能量超过Greisen-Zatsepin-Kuzmin截止的宇宙射线的起源。红移的作用就像一个宇宙学滤波器,选择在某一特定值z_e处的源,此时中微子能量接近湮灭截面的Z极。我们预言超高能宇宙射线与星系晕没有方向相关性。同时,数据中可以存在一些方向相关,反映了物质在红移z=z_e处的分布。这两个特征在现有数据中都很明显。我们的方案与Super-Kamiokande报告的中微子质量一致,并且不需要轻子不对称性或背景中微子的聚集。
2000-02-17 astro-ph hep-ph
New physics from ultrahigh energy cosmic rays
来自太空的宇宙射线进入大气层时,能量高达10^{11} GeV。簇射中的初始粒子或次级强子可能与空气核子相互作用产生非标准粒子。本文研究了高能宇宙射线产生新物理的问题,重点研究了分裂超对称模型中的长寿命胶子和作为暗物质的弱相互作用粒子。我们首先推导了大气中任意深度强子事件的总通量,表明次级强子是不可忽略的。然后,我们利用这些结果,以找到通量的胶子和WIMP后,到达地面后,在空气淋浴。我们还评估了产生这些外来粒子的概率在一个单一的质子簇射的能量。最后,我们讨论了可能的信号在当前和预计的实验。虽然小通量的WIMP似乎没有任何现象学的后果,我们表明,胶子可以修改大量的一小部分广泛的空气淋浴的配置文件。特别是,它们可以在AUGER上在大天顶角的阵雨中产生可观察到的明显信号。
2007-02-09 astro-ph hep-ph
Ultrahigh energy neutrinos scattering off relic light neutrinos to explain UHECR above GZK cut off and thin blazars
UHE中微子可以传输最高的宇宙射线能量,克服$2.75K^\circ$ BBR和无线电波不透明度(GZK截止),从最遥远的AGN源在宇宙的年龄。这些UHE $ν$可能会散射到聚集在我们的星系晕周围的(光和宇宙学)残余中微子上,或者聚集在活动星系核耀变体及其喷流周围的附近中微子热暗晕上。从原初核子(通过光生π介子和衰变为UHE中微子)到随后的银河遗迹中微子的束流收集器散射的分支链式反应比任何已知的中微子与地球大气的相互作用或直接核子传播至少高三个数量级。因此,最罕见的宇宙射线(如320 EeV事件)可能起源于遥远的$(\tilde{>} 100 Mpc)$距离(如塞弗特星系MCG 8-11-11);其相应的UHE辐射功率与观测到的MeV伽马能量一致。“蝇眼”和AGASA探测器在地球上观测到的最终链式产物可能主要是对称离轴角的中子和反中子以及缓发质子和反质子。这些强子产物很可能是$W^+ W^-$或$ZZ$对产物的二次产物,并且可能与AGASA最后发现的二重态和一个三重态事件相一致。
1999-06-28 astro-ph hep-ph
Observing the Ultrahigh Energy Universe with OWL Eyes
轨道宽场集光器(OWL)任务的目标是研究自然界已知的最高能量粒子-高能宇宙射线(UHECR)的起源和物理学。猫头鹰飞行任务包括两颗卫星上的望远镜和紫外线敏感照相机,这两颗卫星协同工作,以立体方式观察超高能碰撞反应在地球大气层中引起的巨大粒子簇射的发展。本文讨论了OWL任务的特点。
2004-08-18 astro-ph hep-ph physics.space-ph