The air shower maximum probed by Cherenkov effects from radio emission
宇宙射线引起的空气簇射的无线电探测在过去十年中已经开始飞行。随着实验的努力，一些理论模型被开发出来。主要的无线电发射机制被确定为由于地球磁场中的电子和正电子的偏转而产生的地磁发射和由于空气簇射锋中的净电子过剩而产生的电荷过剩发射。直到最近才表明切伦科夫效应在空气簇射的无线电发射中起着重要作用。在这篇文章中，我们展示了这些效应的重要性，以定量地提取从无线电信号中的簇射最大值的位置，这是初始宇宙射线质量的敏感措施。我们还表明，电荷过剩和地磁发射的相对大小的变化相当大，在小的观测距离切伦科夫效应适用。
2013-04-04 astro-ph.HE
Coherent Cherenkov radio pulses from hadronic showers up to EeV energies
计算了冰中强子簇射发射的切伦科夫射电脉冲，簇射能量在EeV范围内。这是通过对簇射发展和簇射中过量电荷发展时发出的相干无线电脉冲进行三维模拟而获得的。为此，已经开发了一个Monte Carlo，ZHAireS，结合AIRES的高能强子相互作用能力，和TIERRAS的稠密介质传播能力，与精确的低能跟踪和特定的算法，以计算ZHS中的射电辐射。一个细化技术的实施和优化，允许模拟的无线电脉冲诱导的阵雨高达10 EeV的冰。通过与GEANT4和ZHS程序计算结果的比较，验证了该程序的有效性。除电子和正电子外，其他簇射粒子（主要是π介子和μ介子）对脉冲的贡献低于1%。本文将强子簇射的特征和相应的切伦科夫频谱与纯电磁簇射的特征进行了比较。讨论了谱与簇射能量和高能强子模型的关系，给出了冰中强子簇射射电辐射的参数化方法。
2012-04-16 astro-ph.HE
Cosmic-ray measurements with an array of Cherenkov telescopes using reconstruction of longitudinal profiles of air showers
提出了一种利用切伦科夫望远镜重建簇射电子纵剖面的方法。我们展示了如何由望远镜阵列收集的切伦科夫光可以转化为作为大气深度的函数的电子数。该方法是使用空气簇射和简化的望远镜模拟验证。重建的深度，其中簇射有最大数量的电子（$\mathrm{X_{max}}$）打开的可能性，宇宙射线成分的研究与切伦科夫望远镜的能量范围从10到100 TeV。在$\mathrm{X_{max}}$重建中获得小于16 $\mathrm{g/cm^{2}}$的分辨率。
2022-09-08 astro-ph.HE astro-ph.IM
Measuring temporal characteristics of the Cherenkov radiation signal from extensive air showers of cosmic rays with a wide field-of-view telescope addendum to the Yakutsk array
自2012年以来，宽视场切伦科夫望远镜一直在雅库茨克阵列实验的周围工作。它的主要功能是测量由宇宙射线的大范围空气簇射引起的切伦科夫辐射信号的波形。对望远镜收集的数据集进行分析，目的是重建簇射发展的参数，以及阵列探测器其余部分测量的主要簇射特征。在本文中，所观察到的切伦科夫辐射信号的持续时间作为簇射核心距离的函数被用来估计簇射最大值的深度以不同的方式，基于模型模拟的结果。
2022-02-09 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
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
Coherent Cherenkov Radiation from Cosmic-Ray-Induced Air Showers
高能宇宙射线进入地球大气层后，会产生一个等离子云，其移动速度几乎达到光速。地球的磁场在这片云中感应出一个电流，这是发射相干电磁辐射的原因。我们建议寻找一种新的效果：由于空气的折射率，这种辐射在切伦科夫锥中被准直。为了表示与通常的切伦科夫辐射（即来自快速移动的电荷的发射）的区别，我们称之为磁感应切伦科夫辐射。我们指出其签名和可能的实验验证。
2011-07-04 astro-ph.HE
A Realistic Treatment of Geomagnetic Cherenkov Radiation from Cosmic Ray Air Showers
基于三维蒙特卡罗模拟得到的真实地球磁场中的气流，对超高能宇宙射线引发的空气簇射的相干电磁辐射进行了宏观计算.我们讨论了正确处理空气中的折射率的重要性，由格莱斯顿和戴尔的法律，这极大地影响了脉冲的某些配置相比，一个简化的治疗使用一个恒定的指数。我们预测，特别是地磁切伦科夫辐射，它提供了强信号，在高频率（GHz），为某些几何形状连同“正常辐射”的淋浴最大值，导致在频谱的双峰结构。我们还提供了一些信息的数值程序被称为EVA 1.0。
2012-08-29 astro-ph.HE
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
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
A parameterisation of the longitudinal Cherenkov emission profiles of gamma induced electromagnetic showers in the atmosphere in the GeV-TeV energy range
在伽马射线天文学中，大气层被用作热量计。GeV-TeV能量范围内的入射伽马射线是通过它们在大气中产生的电磁簇射和它们发出的切伦科夫光来观测的。我们的目标是获得一个参数化的纵向剖面的电磁簇射在大气中。这些簇射的纵向切伦科夫发射剖面可以用来重建γ光子的参数以及γ强子的鉴别。因此，获得这些配置文件的精确参数化可以用于IACT图像的分析，以及快速模拟大气中伽马诱导的簇射的切伦科夫发射。在此之前没有系统地进行过这种参数化。我们进行了大气中γ射线诱发的簇射的蒙特卡罗模拟。它们的切伦科夫发射纵剖面的参数化是基于粒子探测器物理学中使用的众所周知的伽马函数。我们评估的纵向切伦科夫发射轮廓的最大和平均深度的深度，以及参数$1/β$上的初始簇射的能量的依赖性。我们还研究了与伽马函数相关的各种参数的分布，发现$β/α$和$1/α$具有高斯分布，并且彼此不相关，这使得它们成为评估切伦科夫发射轮廓波动的合适变量。最后，我们提出了这两个变量的波动的参数化。
2020-10-30 astro-ph.HE astro-ph.IM
Cherenkov Tau Shower Earth-Skimming Method for PeV-EeV Tau Neutrino Observation with Ashra
本文描述了一种利用地球上τ中微子相互作用产生的衰变τ的空气簇射产生的切伦科夫光观测PeV-EeV τ中微子的方法。为了利用掠地τ中微子探测技术实现中微子天文学，由于以下问题，高精度地确定到达方向是关键：（1）通过识别源自地球表面内的那些顶点来明确识别中微子;（2）识别非常高能量的中微子源。Ashra探测器使用新开发的集光器，实现了42度直径的视场和角分分辨率。因此，它具有优越的角分辨率成像切伦科夫空气簇射。本文对Ashra-1切伦科夫τ簇射观测方法的灵敏度和宇宙线背景进行了估算。提供了调试运行和长期观察（配备齐全的触发系统和一个光收集器）的数据。我们的估计是基于一个详细的蒙特卡罗模拟，它描述了所有相关的淋浴过程，从中微子相互作用的切伦科夫光子探测产生的τ空气淋浴。此外，利用极大似然方法对确定切伦科夫簇射到达方向的潜力进行了评估。我们的结论是，Ashra-1探测器是一个独特的探测极高能量中微子及其加速器。
2012-10-01 astro-ph.HE astro-ph.IM
Cherenkov radio pulses from electromagnetic showers in the time-domain
从第一性原理出发，导出了介质中单个带电粒子径迹产生的切伦科夫射电脉冲的电场。本文提出了一种在时域内求取脉冲的算法，用于数值计算。该算法是实现在一个蒙特卡罗模拟的电磁簇射在稠密介质（专门设计用于相干无线电发射应用），可能会引起超高能中微子的相互作用。在时域和频域同时获得了由这种簇射产生的相干切伦科夫射电辐射。通过对脉冲进行傅立叶变换并将其与在模拟中直接获得的频谱进行比较来执行一致性检查，如预期的那样，产生完全一致的结果。切伦科夫锥内的时间结构的逆转和相应的脉冲的符号详细解决。结果，除了测试算法用于在频域中的参考计算，揭示了新的光的无线电脉冲在时域中的属性。脉冲在时域中的形状与簇射中过量电荷的深度发展直接相关，并且其宽度与相对于切伦科夫方向的观察角度直接相关。这一信息对于解释实际数据具有重要的实际意义。
2010-02-20 astro-ph.HE
Tau depolarization at very high energies for neutrino telescopes
中微子相互作用的长度与能量成比例，并在10 TeV能量以上与地球的直径相当。在地球上，τ中微子的短寿命导致了地球内部能量再生的τ中微子流，τ中微子到τ中微子到τ中微子。下一代中微子实验的目标是探测超高能中微子。他们中的许多人依赖于检测再生的τ中微子或τ衰变簇射。这两个特征都可以通过τ衰变产生的次级粒子的能量分布受到τ的极化的影响。虽然在弱相互作用中产生的τ介子几乎是100%极化的，但由于地球中的电磁相互作用，τ介子预计会经历一些去极化。在本文中，我们第一次量化的电磁能量损失的Taus的去极化。我们发现tau去极化对高能tau中微子入射到地球产生的tau中微子或tau的最终能量影响很小。Tau去极化可以直接在蒙特卡罗模拟中实现，例如nuPyProp和TauRunner。
2022-09-02 astro-ph.HE hep-ph
Event reconstruction with the proposed large area Cherenkov air shower detector SCORE
建议SCORE探测器由一个大阵列的光收集模块设计的广泛的空气簇射的切伦科夫光阵面采样，以检测高能量的伽马射线。探测器站的大间距使得可以以合理的努力覆盖巨大的区域，从而实现高达约几个10 PeV的能量的良好灵敏度。本文介绍了SCORE的事件重建算法，并用它在角分辨率、能量分辨率、簇射深度分辨率和γ/强子分离等方面获得了预期的探测器性能。
2009-09-03 astro-ph.HE astro-ph.IM
Tagging Spallation Backgrounds with Showers in Water-Cherenkov Detectors
宇宙射线μ子，特别是它们的次级介子分裂原子核（“spectrum”），产生快中子和β衰变同位素，这是低能实验的背景。在Super-Kamiokande中，这些β衰变是6- 18 MeV的主要背景，与太阳中微子和弥漫超新星中微子背景有关。在以前的论文中，我们表明，这些同位素主要是在阵雨中产生的，而不是孤立的。这解释了μ子切伦科夫光剖面中的一个峰值与spiral衰变之间的经验空间相关性，超级神冈德使用该空间相关性来开发新的spiral切割。然而，超级神冈测量的μ子光剖面与簇射物理学严重不一致。我们将展示如何解决这种差异，以及如何重建准确的配置文件的μ子和他们的淋浴从他们的切伦科夫光。我们提出了一个新的sparkle削减这些改进的配置文件的基础上，并量化其影响。我们的研究结果可以显着受益于超神冈的低能量研究，并将在较浅的深度，如拟议的超神冈探测器特别重要。
2015-11-23 astro-ph.HE hep-ex 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
Parametrization for Cherenkov light lateral distribution function in Extensive Air Showers
利用CORSIKA程序对Tunka-25型大范围空气簇射（EAS）阵列在10^13-10^16 eV能量范围内的切伦科夫光横向分布函数（LDF）进行了数值模拟。在此模拟的基础上，我们得到了一组近似函数的原始质子，铁核和伽玛量子的天顶角θ <=20。计算的切伦科夫光LDF与Tunka-25阵列测量的比较表明，初级粒子的识别和定义的“膝盖”周围的能量的机会。
2011-03-26 astro-ph.HE physics.gen-ph
Mastering 3D-detection of Extensive Air Showers in Cherenkov Light
该研究介绍一种新型SPHERE系列探测器，结合反射与直接光探测实现三维广延大气簇射观测，旨在1-100 PeV能量范围内研究宇宙射线质量组成。
2025-05-10 astro-ph.HE
Azimuthal distribution of Cherenkov photons and corresponding electron-positron asymmetry in EASs of different primaries
本文研究了不同能量的$γ$射线、质子和铁原色以不同的天顶距入射在高空观测高度上所引发的广泛空气簇射（EAS）中切伦科夫光子的方位分布。本文还研究了电子和正电子的方位角分布及其不对称行为，以了解电子自旋共振中切伦科夫光子的方位角分布特征。这项研究背后的主要动机是，看看切伦科夫光子的方位角分布是否可以提供任何手段来区分$γ$射线引发的阵雨从强子引发的阵雨在地面$γ$射线天文实验。除此之外，这种研究对于理解$γ$射线簇射和强子簇射的一般性质也是重要的。我们使用CORSIKA 6.990模拟软件包来生成簇射。研究表明，切伦科夫光子的方位角分布具有双峰性质，这是由于电子和正电子在方位角平面上的分离造成的。分布的图案是更敏感的初级粒子的能量比它的入射角。$γ$射线和手离子引发的簇射的分布没有显著差异。
2018-03-31 astro-ph.HE astro-ph.IM
Lateral density and arrival time distributions of Cherenkov photons in extensive air showers: a simulation study
我们利用CORSIKA模拟软件包研究了大范围空气簇射中切伦科夫光子的密度和到达时间分布的一些特征。本研究的主要目的是观察强子相互作用模型对Cherenkov光子的产生模式与簇射核距离的关系。这些研究在地面$γ$ -射线天文学中非常重要，可以有效地抑制巨大的宇宙线背景，其中大气切伦科夫技术在几百GeV到几TeV的能量范围内被广泛使用。我们发现，对于所有的初级粒子，切伦科夫光子的密度分布都服从负指数函数，其系数和斜率随初级粒子的类型、能量和相互作用模型组合的类型而不同。而切伦科夫光子的到达时间分布模式遵循形式为$t (r) = t_{0}e^{Γ/r^λ}$的函数，函数参数取值不同。强子相互作用模型组合对$γ$射线原色的密度和到达时间分布没有显著影响。然而，对于强子簇射，在不同的条件下，模型组合的影响是显着的。
2015-02-20 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Modeling the Optical Cherenkov Signals by Cosmic Ray Extensive Air Showers Directly Observed from Sub-Orbital and Orbital Altitudes
今后在亚轨道和轨道高度观测地球大气层的基础上进行的实验计划包括光学切伦科夫照相机，以观测高能宇宙辐射通过与地球及其大气层相互作用而产生的大范围空气簇射。正如其他地方所讨论的，特别相关的是由天体物理中微子掠过地球并在地球上相互作用而引发的向上移动的簇射的情况。切伦科夫相机，通过观察地球的边缘，也可以探测到能量从小于一个PeV到最高能量（几十个EeV）的宇宙射线。使用定制的计算方案，以确定预期的光学切伦科夫信号，从这些高能宇宙射线，我们估计的灵敏度和事件率的球载和卫星为基础的仪器，我们的分析集中在极端宇宙空间天文台搭载超压气球2（EUSO-SPB 2）和极端多信使天体物理学探测器（POEMMA）实验。我们发现预期的事件率大于每小时的实验实时时间的数百个事件，从而能够从亚轨道和轨道高度对切伦科夫探测技术进行有希望的全面测试，以及可以用于理解仪器响应的保证信号。
2021-06-09 astro-ph.HE astro-ph.IM
Measuring extensive air showers with Cherenkov light detectors of the Yakutsk array: The energy spectrum of cosmic rays
利用雅库茨克阵列的空气切伦科夫光探测器研究了10^15 eV ~ 6*10^19 eV范围内的宇宙射线能谱。大气中广泛的空气簇射的相对论性电子（包括正电子）产生的光子的总通量被用作初始粒子引发簇射的能量估计。根据先前的测量结果，所得到的宇宙射线的微分通量分别在能量为3*10^15 eV和~10^19 eV处表现出膝盖和脚踝的特征。比较观测数据与模拟的膝盖和脚踝地区，以选择模型的银河系和河外成分的宇宙射线更好地描述测量的能谱。
2009-02-06 astro-ph.HE astro-ph.IM
A GPU-based Calculation Method for Near Field Effects of Cherenkov Radiation Induced by Ultra High Energy Cosmic Neutrinos
超高能宇宙中微子的射电探测已经成为一个成熟的领域。射电探测中的切伦科夫信号来源于粒子簇射中的电荷过剩。当簇射的大小与探测距离相当时，传统的通过夫琅和费近似计算切伦科夫脉冲的方法就失效了。本文提出了一种基于时域有限差分法（FDTD）的切伦科夫脉冲的计算方法，并通过GPU的加速实现，获得了满意的计算效率。我们的方法提供了一种直接的近场计算方法，这对于研究超高能粒子簇射，特别是中微子荷流相互作用中产生的高能轻子所引起的电磁簇射具有重要意义。
2010-01-29 astro-ph.CO astro-ph.HE
The Potential of Water-Cherenkov Air Shower Arrays for detecting transient sources of high-energy astrophysical neutrinos
本文研究水切伦科夫空气簇射阵列探测10 GeV至100 TeV高能中微子瞬变源的能力，提出利用站点双面光传感器、信号时间特征与机器学习的方法，并证明其与IceCube及Hyper-Kamiokande等实验具有互补性。
2024-06-13 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
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
Upgrading and testing the 3D reconstruction of gamma-ray air showers as observed with an array of Imaging Atmospheric Cherenkov telescopes
成像大气切伦科夫望远镜的立体阵列允许在3维中重建伽马射线诱导的簇射，这提供了几个优点：直接获得空间中的簇射参数和直接测量入射能量的量热。此外，考虑到同一阵雨的不同图像之间的相关性。最近在H.E.S.S.的框架内实现了一种基于电磁簇射的简单3D模型的分析方法。实验在本文中，该方法是完成了一个额外的质量标准，它减少了约2倍的扩展源的情况下的背景污染，同时保持伽马射线效率在一个高水平。另一方面，2006年7月耀变体PKS 2155-304的剧烈耀斑，提供了H.E.S.S.几乎纯伽马射线样品的数据，提供了一个独特的机会，精度测试的三维重建方法以及H.E.S.S.校准中使用的模拟。所有3D淋浴参数的分布数据和模拟之间的协议在百分之几的水平。
2009-05-04 astro-ph.HE astro-ph.IM
Near-Field Effects of Cherenkov Radiation Induced by Ultra High Energy Cosmic Neutrinos
超高能宇宙中微子的射电探测已经成为一个成熟的领域。射电探测中的切伦科夫脉冲来源于Askaryan效应引起的粒子簇射电荷过剩。当细长簇射的大小与探测距离相当时，通过远场近似计算切伦科夫脉冲的传统方法失效。本文采用时域有限差分法（FDTD）对切伦科夫脉冲的近场特性进行了数值研究。我们的研究表明，近场辐射表现出非常不同的行为，从远场之一，因此可以很容易地识别。对于地面阵列中微子探测器，近场辐射将提供一个独特的签名，由电子中微子电荷电流相互作用诱导的超高能电磁簇射。这在中微子味道识别中可能是有用的。
2010-12-23 astro-ph.HE
Modeling of the Tau and Muon Neutrino-induced Optical Cherenkov Signals from Upward-moving Extensive Air Showers
我们提出了一个详细的建模和计算方法来确定光学切伦科夫信号产生的向上移动广泛的空气簇射（EAS）诱导的$τ$ -轻子和μ子，来源于高能天体物理中微子在地球上相互作用。在arxiv：1902.11287中进行的物理建模和Cherenkov信号模拟的基础上，该方案包括一个新的、最先进的μ子中微子在地球内部传播的计算以及对$τ$ -轻子μ子衰变通道的贡献。建模考虑了所有可能的$τ$ -轻子衰变和μ子能量损失通道，这些通道馈送由τ和μ子发起的EAS产生的光学切伦科夫发射。EAS建模使用EAS中的电子能量、角和横向分布及其演化，以及切伦科夫发射的波长依赖性及其大气衰减。这里介绍的结果重点关注亚轨道（球载）和轨道（卫星）仪器的检测能力。后一种情况是为POEMMA计算的，以与arxiv：1902.11287中提出的情况进行比较，特别是包括$τ$ -轻子的μ子衰变通道和来自地球中μ子中微子相互作用的μ子EAS切伦科夫信号。通过详细说明所有这些个人的贡献，光学切伦科夫发射和检测，我们展示了如何合奏，包括μ子通道提供了一个大的检测能力，为天基，高能宇宙中微子探测。具体来说，我们表明，中微子能量$\lt$ 10 PeV，向上EAS灵敏度由于μ介子中微子在地球上的相互作用开始占主导地位的τ中微子相互作用，有效地扩展中微子的灵敏度较低的能量。
2020-11-19 astro-ph.HE
Deep learning techniques for Imaging Air Cherenkov Telescopes
该研究针对成像大气切伦科夫望远镜的粒子区分、核分类、异常检测问题，提出基于全模拟簇射图像训练机器学习架构的方法，用卷积神经网络做分类、自编码器做异常检测，经H.E.S.S.实验验证后可推广至其他同类望远镜与实验。
2023-03-14 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ph
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
A Detailed Study on the Range Fluctuations of $10^{11}$eV to $10^{18}$eV Muons in Water and the Fluctuations of the Cherenkov Lights due to the Accompanied Cascade Showers initiated by Muons
我们的蒙特卡罗模拟程序（{ \it积分方法}）的有效性已被相应的分析程序所验证，该程序在方法上与我们的方法完全无关。此外，由我们的程序所获得的结果进行了比较，由不同的蒙特卡罗模拟程序（{ \it差分方法}），已专门利用不同的作者和它们之间的协议被发现是很好的。通过利用我们的Monte Carlo程序，其中的有效性是在两个不同的程序，我们调查不仅高能量μ子本身的波动，但也波动的各种量有关的能量损失的μ子，这是很难得到的{ \it差分方法}。也就是说，我们得到了μ子能量损失的涨落，由μ子引发的级联簇射引起的切伦科夫光的涨落以及它们之间的关联。最后，考虑到随机过程中所有可能的涨落，我们得到了KM 3探测器中切伦科夫光的跃迁曲线，并指出了在KM 3探测器中可靠估计μ子中微子事件的产物μ子能量的困难。
2010-10-25 astro-ph.HE
Software Suite for Modeling Cherenkov Images of Extensive Air Showers in the SPHERE-3 Detector
本文介绍了一套用于模拟SPHERE-3望远镜探测器网格上切伦科夫光形成的计算软件，以支持1-1000 PeV宇宙线起源与传播研究。
2024-10-19 astro-ph.HE astro-ph.IM
Prospects for joint reconstruction of imaging air Cherenkov Telescope array and extensive air shower array
本文提出结合LHAASO的缪子探测器与八台IACT进行联合重建，利用缪子探测器的高背景抑制能力，在10 TeV以上将灵敏度提升25%-60%，尤其利于延展源观测。
2024-09-20 astro-ph.HE astro-ph.IM
Parameterisation of lateral density and arrival time distributions of Cherenkov photons in EASs as functions of independent shower parameters for different primaries
用CORSIKA程序模拟了100 GeV ~ 100 TeV能量范围内广泛空气簇射（EASs）中切伦科夫光子的横向密度和到达时间分布。在此基础上，得到了不同观测高度、天顶角从0 $^\circ$到40 $^\circ$入射的初级$γ$射线光子、质子和铁核的近似函数。这样的参数化是重要的初级粒子识别，重建的簇射观测值，从而更有效地解开的$γ$射线簇射的强子簇射。从我们的参数化分析中，我们发现，即使横向密度的几何形状（$ρ_{ch}$）和到达时间（$t_{ch}$）分布对于特定能量处的不同原色是不同的（$E$），在特定的入射角（$θ$）和在特定的观察高度在从显示核（$H$）到给定距离的距离上，分布分别遵循相同的数学函数$ρ(E,R,θ,H) = a E^{b}\exp[-\{c R + (θ/d)^{2}-f H\}]$和$t(E,R,θ,H) = l E^{-m}\exp(n/R^{p})(θ^q+s)(u {H}^2+v)$，但是具有不同的函数参数值。
2018-07-25 astro-ph.HE astro-ph.IM
Probabilistic modeling of Cherenkov emission from particle showers
University of Wisconsin—Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；Academia Sinica（中央研究院）
本文提出概率模型描述粒子 shower 在冰或水中的 Cherenkov 光产率，以提高事件间波动的描述精度，从而提升中微子望远镜的模拟准确性。
2026-02-16 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Muon Fluxes and Showers from Dark Matter Annihilation in the Galactic Center
我们计算包含和向上μ介子通量和包含的淋浴事件率从中微子相互作用，当中微子产生的银河系中心的暗物质湮灭。我们考虑了在暗物质湮灭过程中产生的Taus、W玻色子和底夸克衰变的直接中微子产生和次级中微子产生。我们说明了如何从暗物质湮灭的μ子通量有一个非常不同的形状比大气中微子的μ子通量。我们还讨论了μ子通量对暗物质密度分布和对暗物质质量的依赖关系以及总μ子速率对探测器阈值的依赖关系。我们认为向上μ介子通量，当μ介子在下面的岩石中创建的检测器，和所包含的流量时，μ介子创建（冰）检测器。我们还计算了从中微子相互作用在探测器的阵雨事件率，并表明，信号占主导地位的背景$150 {\rm GeV} <m_χ< 1$ TeV的$E_{sh}^{th} = 100$ GeV。
2010-05-20 astro-ph.HE hep-ph
ShowerModel: A Python package for modelling cosmic-rayshowers, their light production and their detection
宇宙线观测站必须依靠蒙特卡罗模拟进行设计、校准和数据分析。详细的模拟在计算上要求很高。我们提出了一个名为ShowerModel的基于Python的软件包，用于模拟宇宙射线簇射、它们的光产生以及一系列望远镜的检测。它是基于参数化的切伦科夫和宇宙射线诱导的空气簇射的荧光发射。该软件包允许模拟荧光望远镜，成像空气切伦科夫望远镜，广角切伦科夫探测器或任何混合设计。ShowerModel被认为是一种加速计算的工具，不需要完全模拟，或者可以补充复杂的蒙特卡罗研究和数据分析（例如，作为交叉检查）。它也可以用于教育目的。
2021-02-28 astro-ph.HE astro-ph.IM
A Monte Carlo template-based analysis for very high definition imaging atmospheric Cherenkov telescopes as applied to the VERITAS telescope array
我们提出了一个复杂的似然重建算法，用于成像切伦科夫望远镜的簇射图像分析。重建算法基于相机像素幅度与基于蒙特卡罗模型的预测的比较。簇射参数由似然函数的最大化确定。作为淋浴适合参数的函数的可能性的最大化使用数值非线性优化技术来执行。CAT和H.E.S.S.已经开发了相关的重建技术。实验，并提供了一个更精确的方向和能量重建的光子诱导簇射相比，第二时刻的相机图像分析。示例显示的性能的分析模拟伽马射线数据从VERITAS阵列。
2015-09-07 astro-ph.HE astro-ph.IM
The Tunka Radio Extension: reconstruction of energy and shower maximum of the first year data (ICRC 2015)
自2012年秋季投入使用以来，Tunka-Rex，空气切伦科夫探测器Tunka-133的无线电扩展，进行了三年的空气簇射测量。目前，该探测器由44个天线组成，分别连接到位于西伯利亚通卡山谷的空气切伦科夫和闪烁体探测器。在这些探测器的触发下，Tunka-Rex可以测量高达EeV级别的空气簇射的无线电信号。这种配置提供了一个独特的可能性之间的交叉校准空气切伦科夫，无线电和粒子技术。我们提出了重建方法的能量和簇射最大开发的COREAS模拟，它允许精确的竞争与空气切伦科夫技术。我们将这些方法应用于通卡-雷克斯在第一年获得的数据，我们使用交叉校准，我们比较的结果与重建的能量和簇射最大值通卡-133，这也提供了一个重建的簇射核心用于无线电重建。我们的方法已经表明，大气的簇射最大值（$X_\mathrm{max}$）的深度可以重建的精度优于40 g/cm $^2$的高质量的事件，在某些情况下，即使只有三个天线站有信号。能量精度与15%的空气切伦科夫精度相当。不久，将用第二年的独立数据对结果进行检查。
2015-09-04 astro-ph.HE astro-ph.IM
Simulation of propagating EAS Cherenkov radiation over the ocean surface
本文给出了切伦科夫光在海洋上空发展的大范围空气簇射中在空气和水中传播的计算结果。限制天顶角的阵雨，在该注册的闪烁的反射切伦科夫光子的卫星为基础的探测器TUS是可能的，进行了分析，考虑到海洋表面上的波浪。
2011-10-21 astro-ph.HE
Searching for tau neutrinos with Cherenkov telescopes
切伦科夫望远镜有能力通过寻找非常倾斜的簇射来探测能量范围为1- 1000 PeV的高能τ中微子。如果由τ中微子产生的τ轻子从地球或山脉中逃逸，它将衰变并在空气中引发簇射，这可以通过空气簇射荧光或切伦科夫望远镜检测到。在本文中，我们提出了详细的蒙特卡罗模拟相应的事件率VERITAS和两个建议切伦科夫望远镜阵列网站：流星陨石坑和Yavapai牧场，其中使用代表AGN中微子通量模型，并考虑到地形条件的探测器网站。中微子灵敏度的计算取决于观测时间和能谱的形状，但在某些情况下，与冰立方探测器的相应中微子灵敏度相当，甚至更好。对于VERITAS和所考虑的切伦科夫望远镜阵列站点，由于周围山脉的存在，预期的中微子灵敏度比MAGIC站点高出3倍。
2014-07-02 astro-ph.HE astro-ph.IM
Muons as a tool for background rejection in Imaging Atmospheric Cherenkov Telescope arrays
在宇宙射线质子和原子核引发的空气簇射中，μ介子的存在被公认为是将这种簇射与伽马射线引发的簇射分开的有力工具。然而，到目前为止，这种方法已被充分利用，只有地面粒子探测阵列。我们探讨了使用切伦科夫光μ子作为背景抑制工具成像大气切伦科夫望远镜阵列在最高能量的可行性。我们采用的切伦科夫光从个别μ子的分析模型，允许快速模拟大量的阵雨在混合模式。这使我们能够以可接受的计算时间成本探索非常高的背景抑制功率范围。我们表明，非常大（$\gtrsim$ 20米镜直径）的望远镜，有效的识别μ子光可能会导致高达10 $^{-5}$的背景抑制水平，同时保持高效率的伽马射线。虽然在成像切伦科夫望远镜阵列的数据分析中有效利用μ子切伦科夫光仍然存在许多挑战，但我们的研究表明，对于至少包含一个大型望远镜的阵列，这是一个非常值得努力的工作。
2021-11-23 astro-ph.HE astro-ph.IM
Singular Templates of Imaging Cherenkov Shower distribution (STOICS): A background estimation method for Very-High-Energy $γ$-ray observations
Department of Physics and Astronomy, Barnard College, Columbia University（哥伦比亚大学巴纳德学院物理与天文系）；Université Paris-Saclay, Université Paris Cité, CEA, CNRS, AIM（巴黎萨克雷大学、巴黎西岱大学、法国原子能和替代能源委员会、法国国家科学研究中心、天体物理学与信息数学研究所）；Department of Physics, University of Maryland（马里兰大学物理系）；NASA Goddard Space Flight Center（美国宇航局戈达德太空飞行中心）
针对扩展 γ 射线源的 IACT 数据分析，当源角尺寸超过或占据视野显著部分时，需采用基于奇异值分解的背景估计方法以提高系统不确定性的理解。
2026-03-17 astro-ph.HE astro-ph.IM
Muons as a tool for background rejection in imaging atmospheric Cherenkov telescope arrays
在宇宙射线质子和原子核引发的空气簇射中存在μ介子，这是一个很好的工具，可以将这种簇射与伽马射线引发的簇射区分开来。然而，到目前为止，这种方法已被充分利用，只有地面粒子探测阵列。在这篇文章中，我们探讨了使用切伦科夫光从μ子作为背景抑制工具成像大气切伦科夫望远镜阵列在最高能量的可行性。我们采用的切伦科夫光从个别μ子的分析模型，允许快速模拟大量的阵雨在混合模式。这允许在计算时间方面以可接受的成本探索非常高的背景抑制功率状态。我们发现，对于非常大的望远镜（$\gtrsim$ 20米直径），有效的识别μ子将提供一个重大的改进，相对于标准的背景抑制技术在能量超过几十TeV。
2021-09-09 astro-ph.HE astro-ph.IM
Enhancing Neutrino Reconstruction in Water-Cherenkov Air Shower Arrays Using Multi-Photosensors
本文证明配备多PMT模块的水切伦科夫探测器结合Transformer模型，可将高能中微子方向重建精度提升至约10度张角，并减少饱和效应，适用于多信使瞬变源监测。
2025-08-07 astro-ph.HE hep-ex
Rare Events searches with Cherenkov Telescopes
地基成像切伦科夫望远镜阵列观测在TeV范围内宇宙伽马射线产生的扩展大气簇射中发射的切伦科夫辐射。这些事件的速率通常被2-3个数量级更丰富的宇宙射线诱导的阵雨所压倒。这些“背景”事件中的大部分在在线触发级别被否决，但相当大的一部分仍然通过数据采集系统并被保存用于离线重建。这些事件携带了什么样的信息，通常在分析中被拒绝？有没有可能这些数据中隐藏着奇异的签名？在贡献中，一些科学的情况下，和有关的问题，为当前和未来一代的这些望远镜的事件重建将进行讨论。
2017-01-13 astro-ph.HE
A detailed study on the range fluctuations of 10^{11}eV to 10^{18}eV muons in water and the fluctuations of the Cherenkov light yields due to the accompanied cascade showers initiated by muons. Part1: High Energy Muons
我们的蒙特卡罗模拟程序（时间序列程序）的有效性已被相应的分析程序所验证，该程序在方法上与我们的方法无关。此外，我们的程序所获得的结果进行了比较，通过不同的蒙特卡罗模拟程序（v_{cut}程序），已专门利用不同的作者和我们之间的协议，他们被发现是好的。通过利用我们的Monte Carlo程序，其有效性是保证在两个不同的程序，我们不仅调查的高能量μ子本身的波动，但也波动的各种量的能量损失的μ子，这是很难得到的v_{cut}程序。也就是说，我们在本文（第一部分）中得到了μ子能量损失的涨落。在随后的论文（第二部分）中，基于第一部分中提出的思想，我们将详细研究μ子的初级能量与它们的能量沉积之间的相关性，以及有关μ子的能量沉积与它们在KM 3探测器中的切伦科夫光产额之间的相关性。
2011-08-05 astro-ph.HE
The lateral distribution function of cosmic-ray induced air showers studied with the HAWC observatory
大气簇射的粒子横向分布函数（LDF）对宇宙射线的质量成分和初级能量很敏感。LDF的研究是很难执行，由于实验的影响，如采样偏差，以及粒子密度的波动。高海拔水切伦科夫（HAWC）天文台是位于墨西哥中部海拔4100米的密集空气簇射阵列，是非常适合于执行详细的事件，事件的LDF的多TeV宇宙射线阵雨的研究。探测器装有1,200个光电倍增管（PMT），装在装有60毫升水的切伦科夫水箱中。本文研究了HAWC在2016年记录的宇宙线空气簇射的LDF，能量在3 TeV和300 TeV之间，天顶角< 16.7 $^{\circ}$。这些数据用于确定HAWC站点LDF的最佳参数化。由此得到了侧射年龄，并分析了侧射年龄对宇宙线质量成分的敏感性。
2019-08-21 astro-ph.HE
The SPHERE-2 detector for observation of extensive air showers in 1 PeV -- 1 EeV energy range
介绍了球载探测器SPHERE-2，该探测器是为利用从白雪皑皑的贝加尔湖表面反射的瓦维洛夫-切伦科夫光学辐射（"切伦科夫光“）进行广泛的空气簇射观测而设计的。我们简要地讨论了反射切伦科夫光方法背后的概念，在实验现场的条件下，并概述了用于解除SPHERE-2望远镜的表面以上的系留气球的建设。本文主要致力于详细的技术描述的探测器，包括其光学系统，敏感元件，电子学，和数据采集系统（DAQ）。文中给出了该光学系统的实验室和现场测试结果。
2019-12-24 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.ins-det
A Monte Carlo simulation study for cosmic-ray chemical composition measurement with Cherenkov Telescope Array
我们的银河系充满了宇宙射线粒子，其中98%以上是原子核。为了弄清它们的起源和加速机制，对这些能量覆盖范围较广的宇宙射线进行化学成分测量起着重要作用。成像大气切伦科夫望远镜（IACT）阵列的设计是为了探测甚高能区（$\sim$ TeV）的宇宙伽马射线。最近，这些系统被证明是能够测量宇宙射线的化学成分在子PeV区域捕获直接切伦科夫光子发射的带电初级粒子。由于空气中非弹性散射的截面取决于初级粒子的质量数，因此IACT测量的大量空气簇射分布也包含有关初级粒子类型的信息。切伦科夫望远镜阵列（CTA）是下一代IACT系统，该系统将由多种类型的望远镜组成，具有公里级的$^2$足迹和扩展的能量覆盖范围（20 GeV至300 TeV）。为了估计CTA的宇宙线成分测量的潜力，一个完整的蒙特卡罗模拟，包括广泛的空气簇射和探测器响应的描述是必要的。我们生成了一些宇宙射线核事件（8种类型，从H到Fe）的特定CTA布局候选人在南半球的网站。我们应用直接切伦科夫事件选择和簇射剖面分析这些数据和电荷数分辨率和预期的事件计数率为这些宇宙射线核的初步结果。
2017-09-19 astro-ph.HE
Energy spectrum of cascade showers generated by cosmic ray muons in water
用切伦科夫水量能器（CWC）NEVOD测量了水中μ子级联簇射产生的切伦科夫辐射的空间分布。这一结果允许改进的技术处理叶栅簇射与未知轴的CWC响应分析的手段。讨论了高能量级联簇射事件的选择和参数重建技术。本文给出了宇宙线μ子在大天顶角下产生的能量范围为100 GeV - 20 TeV的级联簇射谱的初步测量结果及其与预期的比较。
2017-01-16 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.ins-det
Approximating the Lateral Distribution Function of Cherenkov Radiation as a Function of the Particle Type for Tunka-133 Array
本文的主要工作是分析广泛空气簇射（EAS）中粒子的切伦科夫辐射的横向分布函数（LDF）。利用CORSIKA程序对Tunka-133阵列条件下的垂直簇射的许多基色在膝区附近的1 PeV初级能量下进行了切伦科夫辐射LDF的模拟。根据切伦科夫光LDF的数值模拟结果，对几个粒子重新设置了参数化多项式函数集，作为初级粒子类型的函数。对垂直EAS级联中的几种初级粒子，用近似的切伦科夫辐射LDF与用CORSIKA程序模拟的Tunka-133阵列的LDF进行了比较。
2018-10-24 astro-ph.HE astro-ph.IM
Performance Studies of Layered Water Cherenkov Detectors
针对下一代空气簇射探测器对超高能伽马射线和宇宙线质量成分的探测需求，研究了分层水切伦科夫探测器的性能，展示原型水箱性能与模拟对比，还计算了满足GCOS观测站要求的探测器数量和间距。
2025-08-24 astro-ph.HE astro-ph.IM
