Features of Fast Neutrons in Dark Matter Searches
“快”或“高能量”中子的衍射散射可以在信号区域产生低能核反冲，用于暗物质搜索。我们提出了一个使用“黑盘”模型的讨论。这允许对这种可能的背景进行简单和一般的、尽管是近似的描述。我们注意到它的一些特点。特别是有质量数A的依赖方面，可以在不同的原子核上的事件在同一时间可观察的设置中进行研究。这些包括反冲能量分布和截面的A行为。我们定义了一个参数$E^o_R$，它表征了由于快中子而预期的反冲能。它的范围从100千电子伏轻核的几个千电子伏重核，和一般的治疗是可能的，在它的“黑盘”近似。此外，非弹性过程的存在也是快中子的特征。
2011-06-21 astro-ph.IM hep-ex nucl-ex
A comparison of methods for the detection of gravitational waves from unknown neutron stars
对于LIGO和Virgo干涉仪来说，快速旋转的中子星是有希望的连续引力波辐射源。我们银河系中的大多数中子星还没有被电磁观测所识别。对孤立中子星的全天搜索提供了探测来自这些不明来源的引力波的可能性。这些盲全天空搜索的参数空间也覆盖了大范围的频率和频率导数，这是一个重大的计算挑战。已经设计了不同的方法来在可接受的计算限制内执行这些搜索。在这里，我们描述的第一个基准在一个项目中比较搜索方法目前可用于检测未知的孤立的中子星。我们采用模拟数据的挑战，以比较每种搜索方法的能力，以恢复信号模拟假设一个标准的信号模型。我们发现短持续时间的搜索方法之间的性能相似，而长持续时间的搜索方法达到了两个更高的灵敏度的一个因素。我们发现，在搜索参数空间中的二阶导数频率的情况下，不会降低搜索灵敏度的信号与物理上合理的二阶导数频率。我们还报告了每种搜索方法的参数估计精度，以及频率，频率导数和检测器噪声存在下的灵敏度的稳定性。
2016-06-13 astro-ph.IM gr-qc
A method for narrow-band searches of continuous gravitational wave signals
对来自旋转中子星的连续波的有针对性的搜索通常假设引力波信号的频率相对于源的旋转频率处于给定的已知比率，例如，对于围绕惯性的主轴旋转的非对称中子星，是两倍。事实上，如果引力波信号是由于固体核以与星壳稍有不同的速率旋转而产生的，那么这种假设就很可能是无效的。本文提出了一种在干涉探测器数据中用{ \it窄带}搜索已知天体的连续引力波信号的方法。这种方法假设源位置已知的高精度，而一个小的频率和自旋的电磁推断值周围的范围内进行了探索。重心和自旋下降的校正是用一个有效的时域程序。灵敏度和计算效率的估计，并使用模拟数据进行测试的结果进行了讨论。
2014-03-06 astro-ph.IM gr-qc
Faster search for long gravitational-wave transients: GPU implementation of the transient F-statistic
F统计量是一种用于寻找自旋中子星产生的连续引力波的方法。Prix等人（2011年）介绍了一种瞬态准单色信号的变体。这种瞬变现象可能的天体物理学场景包括闪变的恒星、新生的中子星和吸积系统。在这里，我们提出了一个新的实现瞬态F统计，使用pyCUDA利用现代图形处理单元（GPU）的力量。所获得的加速允许在更宽的参数空间上进行有效的搜索，特别是当使用包括时变（例如指数衰减）幅度的更现实的瞬态信号模型时。因此，它可以全面覆盖已知附近中子星的故障，改善连续波搜索中离群值的后续工作，并可能成为未来盲全天空搜索未知中子星的重要组成部分。
2018-06-15 astro-ph.IM gr-qc
Intrinsic neutron background of nuclear emulsions for directional Dark Matter searches
核乳胶技术的最新发展导致了具有纳米卤化银颗粒的薄膜的生产，其适合于跟踪具有亚微米长度的低能核反冲。这一改进为定向暗物质探测开辟了道路，从而为正在进行的WIMP搜索提供了一种创新和补充的方法。这些搜索的一个重要的背景源是由中子引起的核反冲，可以模仿WIMP信号。在本文中，我们提供了一个估计的贡献，这本底从固有的放射性污染的核乳胶。我们还报告了作为读出阈值的函数的诱导背景，通过使用GEANT 4模拟的核乳胶，表明它相当于约0.06中子每年每公斤，完全兼容的设计的10公斤$\times$年曝光。
2016-06-02 astro-ph.IM physics.ins-det
Sensitivity of spin-aligned searches for neutron star-black hole systems using future detectors
目前对来自致密双星物体的引力波的搜索主要是为了检测主导引力波模式，并假设双星组件具有与轨道角动量一致的自旋。这些选择导致观测偏差的观测分布的来源。具有显着的自旋轨道进动或不等质量比的源，其中有不可忽略的贡献，从次主导的引力波模式，可能会错过，特别是，这可能会显着抑制或偏见所观察到的中子星-黑洞（NSBH）人口。我们模拟了基准人口的NSBH合并，并确定使用搜索的影响，只占主导模式和对齐的自旋。我们比较了先进的LIGO设计，A+，LIGO旅行者和宇宙探测器天文台的影响。我们发现，对于一个基准人口的自旋分布是各向同性的方向和均匀的幅度，我们将错过$\sim 25\%$的源与质量比$q > 6$和高达$\sim 60 \%$的高度进动源$(χ_p > 0.5)$，占背景的近似增加后。在实践中，由于在搜索中应用了严格的信号一致性测试，真正的观察偏倚可能更大。Advanced LIGO design和Advanced Virgo对低自旋、不等质量比源的观测可能部分是由于这些选择效应。对高质量比、进动源敏感的搜索的发展可能允许探测新的双星，其自旋特性将为紧凑物体的形成和天体物理学提供关键的见解。
2022-07-29 astro-ph.IM
Implementation of barycentric resampling for continuous wave searches in gravitational wave data
我们描述了一个有效的实施相干统计连续引力波搜索从中子星。该算法的工作原理是将引力波探测器采集的数据从移动的地球坐标系转换为位于太阳系质心的坐标系。在实现该算法的过程中出现了许多实际困难，其中一些以前没有讨论过。这些困难包括限制小的计算机内存，离散的数据，损失由于插值和差距，在实际数据。这种实现方式比先前在激光干涉仪引力波（LIGO）探测器数据上的这些类型的搜索的实现方式有效得多。
2010-01-26 astro-ph.IM gr-qc
Neutron-gamma discrimination of CsI(Na) crystals for dark matter searches
本文研究了CsI（Na）晶体的发光特性。利用采样频率为5GS/s的TDS 3054 C示波器，我们发现核反冲信号主要是衰减时间约为20 ns的超快光脉冲，而γ射线信号的衰减时间约为600 ns。核反冲和γ射线信号的波长也不同。对n/γ分离的研究表明，当电子反冲能量大于20 keV时，抑制因子可达10-7数量级，信号效率大于80%。这样的性质使得CsI（Na）成为寻找暗物质的理想候选者。
2011-02-14 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
BinarySkyHough: a new method to search for continuous gravitational waves from unknown neutron stars in binary systems
双星系统中非轴对称、快速旋转的未知中子星可能会发出连续的引力波（接近单色的长时间信号），这些信号可以被LIGO和Virgo等地面探测器探测到。在本文中，我们提出了一个新的管道，称为$\textit{BinarySkyHough}$，可以进行全天搜索的中子星的二进制系统，利用图形处理单元的使用。我们给出了一个详细的解释，这个新的管道，我们提出了模拟，使我们能够估计新的管道，这是大约两倍的灵敏度与可比的计算成本的最佳主动管道的灵敏度。
2019-06-04 astro-ph.IM gr-qc
Searches for continuous gravitational wave signals and stochastic backgrounds in LIGO and Virgo data
我们目前的结果，从最近的LIGO和处女座的数据连续引力波信号（CW）的旋转中子星和随机引力波背景（SGWB）的搜索。演讲的第一部分是专门讨论CW分析，重点是两种类型的搜索。在已知中子星的有针对性的搜索中，使用恒星参数的精确知识来应用最优滤波方法。在没有信号检测的情况下，在少数情况下，可以设置应变幅度的上限，该上限超过了将自旋下降能量损失归因于引力波发射而得出的自旋下降极限。相比之下，盲全天搜索并不针对特定的源，而是尽可能地探索参数空间的大部分。完全相干的方法不能用于这类搜索，这带来了非平凡的计算挑战。演讲的第二部分重点是SGWB搜索。一个随机的引力波背景是由许多宇宙学或天体物理学起源的非相干源叠加而产生的。鉴于这种信号的随机性，不可能使用单个检测器将其与噪声区分开。典型的数据分析策略依赖于将来自一对或几对检测器的数据互相关，这允许将搜索的信号与仪器噪声区分开。还讨论了这两种源的下一代干涉仪的预期灵敏度和探测前景。
2012-01-16 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Searches for continuous gravitational waves with the LIGO and Virgo detector
LIGO科学合作组织和Virgo合作组织在LIGO和Virgo数据中开展了周期性连续引力波的联合搜索。这些分析的范围从有针对性地搜索已知恒星的引力波信号（无线电或X射线观测的精确星历表用于匹配滤波器），到全天搜索未知的中子星，包括双星系统中的恒星。在这两个极端之间的是定向搜索未知自旋频率的已知恒星或特定位置的新的未知来源，例如靠近银河系中心或球状星团。将总结每种类型的最近和正在进行的搜索，以及使用Advanced LIGO和Virgo探测器数据进行未来搜索的前景。
2012-10-31 astro-ph.GA astro-ph.IM gr-qc
Metrics for multi-detector template placement in searches for short-duration nonprecessing inspiral gravitational-wave signals
使用家庭的多检测器F-统计度量短时间内，nonprecessing inspiral信号，我们推导出一个边缘化的度量，是直接适用于生成模板银行重合和相干多检测器搜索引力波的问题。该度量与其他平均度量进行比较，例如针对与来自旋转中子星的连续信号相关联的搜索的情况提出的度量。我们展示了如何四维度量可以分为两个二维度量与天空和质量参数子空间，允许创建单独的模板银行为这些子空间。最后，我们提出了一种算法，用于计算与一致和相干多探测器有针对性的或全天空搜索短时间，非旋进螺旋引力波信号的质量空间度量。
2013-07-16 astro-ph.IM gr-qc physics.data-an
Template Bank for Compact Binary Coalescence Searches in Gravitational Wave Data: A General Geometric Placement Algorithm
本文介绍了一种在引力波干涉仪数据中寻找致密双星合并的模板波形的算法。我们利用了二进制参数的频域波形的振幅和展开相位的平滑依赖性。我们组波形具有相似的幅度配置文件和执行奇异值分解的相位配置文件，以获得一个正交基的相位函数。前导基函数跨越低维线性空间，其中任何物理波形的展开相位都很好地近似。最佳模板放置由线性系数空间中的规则网格给出。该算法适用于任何频域波形模型和探测器灵敏度曲线。它在计算上是高效的，并且需要很少的调整。应用该方法，我们构造了一组适用于在LIGO-Virgo数据中搜索自旋对齐的双星中子星、中子星-黑洞和双星黑洞合并的模板库。
2019-07-01 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Neutron calibrations in dark matter searches: the ANAIS-112 case
针对ANAIS-112暗物质实验，开发了结合单能中子束和$^{252}$Cf源的中子校准程序，通过现场测量与GEANT4模拟比较，验证了不同淬灭因子模型，以提升核反冲响应理解。
2023-11-13 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Tracking continuous gravitational waves from a neutron star at once and twice the spin frequency with a hidden Markov model
对来自快速旋转中子星的连续引力波的研究，通常假设中子星绕着它的一个转动惯量主轴旋转，因此引力辐射的发射频率是中子星旋转频率$2f_*$的两倍。一颗恒星的超流体内部沿着一条与其主轴不成直线的轴固定在地壳上，这使得恒星可以在$f_*$和$2f_*$上发射引力波，即使没有自由岁差，这种现象在已知的恒星中也没有清楚地观察到。双谐波发射机制促使搜索结合信号的两个频率分量以提高信噪比。我们描述了一种经济的，半相干的，双谐波搜索方法，结合极大似然相干匹配滤波器，F统计量，并从现有的隐马尔可夫模型（HMM）跟踪方案的改进，同时跟踪两个频率分量。我们通过蒙特卡罗模拟验证了该方法并证明了其性能。我们发现，对于在$f_*$和$2f_*$发射引力波的源，正确恢复合成信号的速率（即，检测效率）在给定的虚警概率下，与仅跟踪单个分量相比，通过同时跟踪两个频率可以提高$\sim 10$ %-70%。对于仅以$2f_*$发射的源，双谐波跟踪仅导致较小的灵敏度损失，产生比跟踪单个分量低的检测效率$\lesssim 10\%$。在定向连续波搜索中，$f_*$是未知的，因此搜索全频带，计算效率高的HMM跟踪算法提供了一个选项，进行双谐波搜索和传统的单频跟踪，以获得最佳的灵敏度，与一个典型的运行时间为$\sim 10^3$核心小时为一年的观察。
2019-06-06 astro-ph.IM
Strangelet Searches from Neutron Stars, Binary Mergers, and Gamma-Ray Bursts with Current and Future Observatories
The Bogoliubov Laboratory of Theoretical Physics, International Intergovernmental Scientific Research Organization, Joint Institute for Nuclear Research（鲍里索夫理论物理实验室，国际政府间科学研究组织，联合核研究所）
本研究利用当前和未来观测站，通过中子星、双星合并和伽马射线暴事件，探讨奇异物质的形成、稳定性及可能的宇宙学影响。
2025-11-24 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ph
A method to search for long duration gravitational wave transients from isolated neutron stars using the generalized FrequencyHough
我们描述了一种方法来检测引力波持久$O(hours-days)$发射的年轻，孤立的中子星，如那些可能形成后，超新星或二进制中子星合并，使用先进的LIGO/处女座数据。该方法是基于一个概括的FrequencyHough（FH），一个管道，执行分层搜索连续引力波的时间/频率平面的检测器的映射点的线在频率/旋转平面的源。我们表明，信号的自旋相关的频率由幂律可以转换到坐标的行为，这些信号总是线性的，因此可以搜索的FH。我们估计我们的搜索在不同的制动指数的灵敏度，并描述了部分的参数空间，我们可以探索在搜索中使用不同的快速傅立叶变换（FFT）的长度。
2018-10-23 astro-ph.IM physics.data-an
AI-enabled gravitational-waves searches for binary neutron stars at optimal sensitivity
LIGO Laboratory（LIGO实验室）；Department of Physics（物理系）；School of Physics and Astronomy（物理与天文学学院）
本文提出基于神经网络的Aframe算法，通过外差处理解决长时程信号挑战，首次实现与匹配滤波相当灵敏度且低计算成本的AI引力波搜索，并成功部署于LIGO-Virgo-KAGRA第四次观测运行。
2026-07-03 astro-ph.HE astro-ph.IM cs.AI
Next-generation global gravitational-wave detector network: Impact of detector orientation on compact binary coalescence and stochastic gravitational-wave background searches
本研究探讨下一代引力波探测器网络中臂朝向对随机背景和致密双星并合搜索灵敏度的影响，提出优化方法并比较五种配置，表明全球协调建设该网络具有优势。
2025-01-22 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Optimising the choice of analysis method for all-sky searches for continuous gravitational waves with Einstein@Home
对于LIGO和Virgo天文台来说，快速旋转的中子星是很有希望的连续引力波源。我们银河系中的大多数中子星还没有被电磁观测所识别。盲目的全天空搜索提供了从这些不明来源探测引力波的可能性。这些搜索的参数空间提出了一个重大的计算挑战。已经设计了各种方法来利用可用的计算资源执行这些搜索。最近，已经提出了一种称为Weave的方法来实现具有最少数量的模板的模板放置。我们采用模拟数据挑战来评估这种方法恢复信号的能力，并将其灵敏度与全局相关变换方法（GCT）进行比较，该方法已用于Einstein@Home志愿者计算项目的搜索多年。我们发现，Weave方法对Einstein@Home的全天空搜索的灵敏度比GCT的$50.8^{+0.7}_{-1.1}$ 1/ $\sqrt{Hz}$高14%，灵敏度深度为$57.9\pm0.6$ 1/$\sqrt{Hz}$，检测效率为90%。这相当于我们对Weave搜索敏感的天空体积增加了50%。我们还发现，Weave搜索恢复的候选人更接近真实的信号位置。在这里研究的搜索中，候选人本地化的改进将导致跟踪相同数量的候选人所需的计算成本降低70倍。我们评估部署搜索Einstein@Home的可行性，并发现编织需要更多的内存比通常可用的志愿者计算机上。我们的结论是，虽然GCT仍然是部署在Einstein@Home上的最佳选择，因为它的内存要求较低，但Weave为后续的分层后…
2019-01-25 astro-ph.IM
Higgs shifts from electron-positron annihilations near neutron stars
我们讨论了潜在的使用中子星，以确定边界上的希格斯-Kretschmann耦合通过寻找在伽玛射线光谱特征的特殊变化。特别是，我们重新分析了GRB 781119中观察到的两个伽玛射线光谱仪检测到的多条线，并推导出一个上限的Higgs-Kretschmann耦合，这是比最近从白矮星得到的约束。这就需要对最近观测站的伽马射线暴光谱进行有针对性的分析，专门寻找致密源附近电子-正电子和质子-反质子湮灭光谱的差分位移，以及来自同一中子星的电子和质子回旋加速器线信号。
2015-09-04 astro-ph.HE astro-ph.IM
Precision ephemerides for gravitational-wave searches: I. Sco X-1
快速旋转的中子星是持续高频引力波发射的唯一候选者，可以根据电磁（例如无线电和X射线）观测测量的自旋周期进行有针对性的搜索。决定这种搜索灵敏度的主要因素是系统物理参数的测量精度。由于双星参数的不确定性，X射线双星中的中子星对搜索提出了额外的计算要求。为了提高候选引力波源双星轨道参数的测量精度，本文介绍了一项初步研究的结果。我们在2011年6月用威廉·赫歇尔望远镜观测了天蝎座X-1的光学对应物，并在2011年利用甚大望远镜观测，为1999年的早期测量提供了额外的径向速度测量时代。从一个圆形的轨道拟合到组合的数据集，我们得到了一个改进的因素2的轨道周期的精度，和一个因素的2.5倍，在历元的下合$T_0$。虽然新的轨道周期与Gottllieb等人（1975）的先前值一致，但新的$T_0$（以及波文线速度的变化幅度）显示出显著的变化，我们将其归因于发射几何随历元的变化。我们将这些参数的不确定性传播到预期的高级LIGO和VIRGO探测器网络观测时期，并量化了通过额外的光学观测获得的改善。
2013-11-25 astro-ph.HE astro-ph.IM
