Search for the imprint of axion-like particles in the highest-energy photons of hard $γ$-ray blazars
在标准模型之外的理论中预测的类轴子粒子（ALP）可以在磁场存在的情况下对宇宙对$γ$射线的透明度产生观测效果。在这项工作中，我们寻找兼容的影响与存在的ALP与80个月的数据从${\it Fermi}$大面积望远镜，通过比较观察到的最高能量的光子从源超出红移z $\geq$ 0.1与理论预测的ALP的存在下的分布。我们没有发现证据增加$γ$ -射线的透明度，由于ALP，因此，我们设置限制的ALP参数假设值的星系际磁场强度为1 nG。对于ALP质量$m_{a}$ $\lesssim3.0$ neV，排除了高于$10^{-11}$ GeV $^{-1}$的光子-ALP耦合。这些限制排除了其他$γ$射线望远镜未覆盖的参数空间区域，并且与其他实验所施加的约束兼容。
2020-10-28 astro-ph.HE
Constraining the origin of the highest-energy cosmic-ray events detected by the Pierre Auger Observatory: a three-dimensional approach
本文利用最新银河系磁场模型并考虑能量、方向及混合成分不确定性，追踪 Pierre Auger 最高能宇宙线事件轨迹，结合传播距离约束实现可能源区的三维定位与相关性检验。
2025-07-25 astro-ph.HE hep-ph
Observing the Energetic Universe at Very High Energies with the VERITAS Gamma Ray Observatory
极高能伽马射线观测为研究我们宇宙中最高能量的宇宙射线提供了间接方法。能量大于$10^{18}$ eV的宇宙射线的起源仍然是一个谜，粒子天体物理学中存在许多问题。位于美国亚利桑那州南部的VERITAS天文台对能量高于85 GeV的伽马射线天空进行了广泛的观测计划。对TeV波段的银河系和河外源的观测为这些天体中发生的高能过程提供了线索，并可以为宇宙射线的起源和宇宙中粒子加速的地点提供间接证据。VERITAS已经运行了十年，拥有四台大气切伦科夫望远镜的完整阵列。在这篇综述中，我们介绍了VERITAS的现状，并给出了它的三个关键科学计划的一些结果：河外科学，银河系物理学，基础物理学和宇宙学研究。
2018-09-27 astro-ph.HE
The highest energy neutrinos: first evidence for cosmic origin
中微子天文学的发展在很大程度上是由对宇宙射线源的探索所推动的，在很早的阶段就产生了立方千米中微子探测器的概念。近四十年后，这样一个仪器，冰立方，正在收集数据，并产生了宇宙起源的高能中微子流的第一个证据。在简要回顾了该领域的历史之后，我们将介绍IceCube，并描述使用完整仪器进行的首次数据分析。大气中微子通量不能容纳超过28个能量超过60 TeV的中微子。我们将简要地推测这些事件的起源。对IceCube结果特别感兴趣的读者可以直接参考第3节。
2013-11-25 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ph
A Bayesian analysis of the 69 highest energy cosmic rays detected by the Pierre Auger Observatory
超高能宇宙射线（UHECR）的起源仍然是一个悬而未决的问题。已经进行了几次尝试，以交叉相关的UHECR的到达方向与目录的潜在来源，但没有明确的结论已经达成。我们报告的贝叶斯分析的69个事件从皮埃尔俄歇天文台（PAO），其目的是确定的部分UHECR起源于已知的活动星系核的Veron-Cety & Veron（VCV）目录，以及活动星系核检测的雨燕爆发警报望远镜（Swift-BAT），星系从2 MASS红移巡天（2 MRS），和额外的体积有限的样本17个附近的活动星系核。这项研究利用了一个多层次的贝叶斯模型的UHECR注入，传播和检测。我们发现，对于先验参数的合理范围，贝叶斯因子不支持纯各向同性模型。对于模型参数的置信值，我们报告了VCV、Swift-BAT和2 MRS星表以及17个活动星系核样本的68%可信区间，分别为0.09+0.05-0.04、0.25+0.09-0.08、0.24+0.12-0.10和0.08+0.04-0.03。
2016-01-11 astro-ph.HE
Propagation of UHECRs in the local Universe and origin of cosmic magnetic fields
我们模拟宇宙射线的传播在超高能量，$\gtrsim 10^{18}$电子伏特，在模型的河外磁场在本地宇宙的约束模拟。我们调查的影响，不同的磁成因的情况下，无论是原始的和天体物理的，对宇宙射线的传播。我们的研究表明，不同的情况下的磁不具有各向异性测量的影响很大。附近源的分布在非常高的能量下引起各向异性，与磁场模型无关。我们将我们的结果与皮埃尔俄歇天文台测量的偶极信号进行比较。我们所有的模型都可以再现所观察到的偶极振幅与纯铁注入组合物。这是由于次级核在附近重核源方向上的聚集。光注入组合物由于在4 - 8 EeV的能量下未观察到各向异性而不利。
2019-02-02 astro-ph.HE
The Origins of the Highest Energy Particles in Nature: where we are and where we go next
在他的诺贝尔奖演讲中，维克多·赫斯（Victor Hess）强烈主张，应该使用不同的仪器，共同努力，来解决宇宙射线的起源问题。我回顾了一些关键的发展，开辟了直接和间接的多信使天文学的新领域，并指导我们解决这个谜。然后，我将非常简要地讨论一些即将上线的新工具，并举例说明这一领域从概念到实施的漫长准备时间。最后，我想谈谈未来雄心勃勃的项目。本文并非综述性文章，而是试图列出2019年红十字国际委员会在威斯康星州麦迪逊举行的赫斯纪念公开讲座中讨论的问题，可登录www.icrc2019.org查阅。
2019-09-02 astro-ph.HE astro-ph.IM
The violent neutron star
中子星使我们能够研究已知宇宙中最高密度和最高磁场。在这篇文章中，我回顾了什么可以学到这样的基本物理学使用磁星爆发。触发爆发的不稳定机制以及随后恒星的动力学和辐射响应都可以用来探索恒星和磁层的结构和组成。
2012-06-24 astro-ph.HE astro-ph.SR
The most powerful particles in the Universe: a cosmic smash
今年我们庆祝宇宙射线发现101周年。它们在宇宙中呼啸而过，它们以非常不同的能量出现，包括存在的最高粒子能量。然而，理论预测在特定的巨大能量之上会出现突然的抑制（“截止”）。这是很难验证的，测量是有争议的，但它提供了一个独特的机会，以探索建立物理概念-如洛伦兹不变性-在极端条件下。如果观测结果最终与这个“截止点”相矛盾，这可能需要修改物理学的一个基本支柱。
2013-05-06 astro-ph.HE hep-ph physics.hist-ph
Ultra high energy cosmic rays: the highest energy frontier
超高能宇宙射线（UHECR）是目前宇宙中能量最高的信使，其能量高达$10^{20}$ eV。对天体物理粒子（原子核、电子、中微子和光子）在其最高观测能量下的研究对基础物理学和天体物理学都有影响。初级粒子在大气中相互作用，产生广泛的空气簇射。对这些簇射的分析不仅使人们能够估计初级宇宙粒子的能量、方向和最可能的质量，而且还能够获得关于它们在比目前最高能量的人造加速器所能获得的能量高出一个数量级以上的能量下的强子相互作用的性质的信息。在这方面的贡献，我们将审查国家的最先进的UHECRs检测。我们将介绍皮埃尔俄歇天文台和望远镜阵列的主要实验，并讨论宇宙线能谱，方向各向异性搜索，质量组成的研究，确定簇射μ子的数量（这是对簇射强子相互作用敏感的）和质子-空气截面。
2015-10-19 astro-ph.HE hep-ex
Could Bert, Ernie and Big Bird be 13 billion years old?
IceCube从未探测到的最高能量中微子可能是宇宙学中微子，由宇宙中第一个加速的质子推动：逆费米散射$pν\rightarrow p'ν'$。
2018-04-26 astro-ph.HE hep-ph
White Paper on Ultra-High Energy Cosmic Rays
在未来十年中可以回答的一个基本问题是：最高能量宇宙粒子的起源是什么？最高能量宇宙射线源的发现将揭示近代宇宙中最具活力的天体物理环境的运作。候选的来源范围从紧凑物体的诞生到与伽马射线暴有关的爆炸或在活动星系核中的超大质量黑洞周围产生的爆炸。对超高能宇宙射线的研究，除了开启高能天体物理学的新纪元外，还将制约银河系和河外磁场的结构。这些粒子从源到地球的传播也探测了宇宙背景辐射，并在比陆地实验室所能达到的能量高几个数量级的情况下深入了解粒子相互作用。设计用于研究最高能量宇宙射线的下一代天文台将对超高能光子和中微子具有前所未有的灵敏度，这将进一步阐明宇宙在最极端能量下的运作。为了在2010-2020十年期间应对这一挑战，将需要显著增加对6 1019 eV以上宇宙射线的综合暴露。回答这个开放性问题的技术能力就在眼前，探索带电粒子天文学的时机已经成熟。
2009-03-02 astro-ph.CO astro-ph.HE
Titans of the Early Universe: The Prato Statement on the Origin of the First Supermassive Black Holes
近年来，z~7质量类星体的发现对我们理解早期宇宙中超大质量黑洞的起源和生长提出了巨大的挑战。越来越多的观测和理论证据表明，由超大质量恒星坍缩形成的大质量种子，是这种早期大质量吸积黑洞的祖先模型。虽然我们的理论理解已经取得了相当大的进展，但关于这些物体如何形成（以及多久形成一次），它们如何生存和死亡，以及下一代天文台如何对这些原始泰坦的起源产生新的见解，仍然存在许多问题。这篇评论的重点是我们目前对这个非凡的形成场景的理解，基于2017年11月20日至24日在莫纳什普拉托中心举行的研讨会“早期宇宙的泰坦：第一个超大质量黑洞的起源”期间的讨论。"
2019-05-22 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Constraints on the Universe as a Numerical Simulation
观察到的后果的假设，观察到的宇宙是一个数值模拟上进行的立方时空晶格或网格进行了探讨。模拟方案的动机首先是外推到未来的格点量子色动力学的计算资源需求的当前趋势。利用格点规范理论技术的历史发展作为指导，我们假设我们的宇宙是一个早期的数值模拟与未改进的威尔逊费米子离散和调查潜在的可观察的后果。我们考虑的观测量包括μ介子g-2和α测量值之间的电流差，但宇宙逆晶格间距的最严格界限b^（-1）>~ 10^（11）GeV是从宇宙射线谱的高能截断导出的。数值模拟方案可以在最高能量宇宙射线的分布中揭示自己，这些射线表现出一定程度的旋转对称性破缺，反映了底层晶格的结构。
2012-11-09 astro-ph.HE hep-lat hep-ph
A Faraway Quasar in the Direction of the Highest Energy Auger Event
俄歇天文台报告的最高能量宇宙射线事件的能量为148 EeV。它不与任何附近（z $<$ 0.024）能够产生这种高能量事件的物体相关。有史以来记录的最高能量事件（由Fly's Eye合作）指向一个具有非常高的射电光度和大法拉第旋转测量的遥远类星体，这一事实引起了我们的兴趣，我们已经为Auger事件寻找了类似的来源。我们发现，俄歇最高能量事件点的类星体具有类似的特性，一个相关的蝇眼事件。我们还发现了最高能量的AGASA事件之一的相同类型的相关性。我们的结论是，到目前为止，这些类型的类星体是俄歇和蝇眼最高能量事件的最佳源候选人。我们讨论了几个外来的候选人，可以达到我们从千兆秒差距的距离。
2010-08-05 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
