Local shower age and segmented slope parameters of lateral density distributions of cosmic ray shower particles
本文描述了KASCADE实验能区宇宙线广延空气簇射（EAS）中电子和μ子的横向密度分布。潜在的EAS观测值提取，同时引入一些合适的横向分布函数来描述这些横向密度分布的模拟/观测宇宙线簇射。这些参数的质量灵敏度证明特别是KASCADE电子和μ子分布数据。我们的研究表明，KASCADE数据有利于宇宙线的质量组成的逐渐变化的想法，从较轻的浓度到较重的浓度，在这些参数。
2020-06-03 astro-ph.HE
The knee in the cosmic ray energy spectrum from the simultaneous EAS charged particles and muon density spectra
本文利用蒙特卡罗模拟研究了在考虑初级成分可能或可能不改变能谱拐点的情况下，从实验观测到的总带电粒子谱和宇宙线大范围空气簇射的μ子谱中是否出现一致的宇宙射线初级能谱。结果发现，EAS-TOP观测一致推断膝盖的主要能量谱提供的主要是纯不变的铁，而没有一致的主要频谱出现从同时使用的KASCADE观察到的总带电粒子和μ子谱。然而，也发现当初级成分在拐点处变化时，总带电粒子谱的谱指数的估计是相当棘手的，取决于在尺寸谱中选择拐点附近的点。
2015-11-18 astro-ph.HE
Cosmic absorption of ultra high energy particles
本文综述了超高能粒子在宇宙中传播的极限，它是由超高能粒子与宇宙背景光子和中微子的相互作用所决定的。通过考虑这些背景的宇宙演化，并考虑适当的相互作用，我们得到了超高能光子，质子和中微子的平均自由程。对于光子来说，相关的过程是布莱特-惠勒过程和双电子对产生过程。对于质子，相关的反应是质子生成和贝特-海特勒过程。讨论了Bethe-Heitler过程的能量损失长度与平均自由程之间的相互影响。中微子的不透明度是由它对宇宙背景中微子的散射决定的。我们首次计算了高能中微子视界作为其能量的函数。
2015-03-26 astro-ph.HE
Reconciling the light component and all-particle cosmic ray energy spectra at the knee
在研究宇宙射线加速机制中起着重要作用的宇宙射线谱膝现象至今仍是一个未解之谜。我们试图调和ARGO-YBJ和Tibet-III测量的膝谱。一个简单的破幂律模型无法解释实验数据。因此，采用了一个修正的破幂律模型，该模型考虑了非线性加速度的影响，能够描述尖膝结构。该模型预测，重元素在膝关节处占主导地位。
2015-10-21 astro-ph.HE
Probing the cosmic ray mass composition in the knee region through TeV secondary particle fluxes from solar surroundings
通过对宇宙射线与太阳周围物质和辐射相互作用产生的高能γ射线、μ子和中微子的研究，探讨了估算初级宇宙射线能谱膝点以上质量组成的可能性。发现太阳$15^{o}$附近TeV的γ射线、μ子和中微子的理论通量对PeV能量范围内的宇宙射线的质量成分很敏感。通过未来的实验，这种TeV的伽马射线/中微子的检测的实验前景进行了讨论。
2017-03-15 astro-ph.HE
Galactic origin of ultrahigh energy cosmic rays
利用雅库茨克、AGASA、俄歇等台阵资料，分析了高能广泛空气簇射（EAS）的到达方向。首次用AGASA和俄歇阵列资料构造了粒子分布的天球等暴露图。利用雅库茨克、AGASA和俄歇阵列的观测数据，在E> 4.1019eV处观测到了宇宙粒子的大尺度各向异性。讨论了宇宙粒子的起源问题。
2009-02-16 astro-ph.HE
Origin of Cosmic Rays
有人认为，宇宙射线有三个“起源”：粒子的起源、能量的起源和加速的地点。每个起源的证据进行了讨论，并概述了一个合理的合成银河系起源的粒子的能量主要来自（但不限于）超新星爆炸，加速的网站是在强碰撞冲击波，和加速粒子来自星际和拱星的物质扫过这些冲击。如果这些冲击能够（正如最近的观测和理论工作所表明的那样）显著地放大磁场，那么这幅图似乎能够解释$3\times10^{18}\,\rm eV$“脚踝”以下所有能量的宇宙射线粒子。高于这个能量的粒子通常被认为是银河系外的起源，并简要讨论了这些UHE粒子可能的加速位点。
2012-03-16 astro-ph.HE
Radio Signatures of Cosmic-Ray Particle Showers in Deep In-Ice Antennas
Université libre de Bruxelles (ULB)（布鲁塞尔自由大学）
利用FAERIE工具模拟冰中宇宙射线 shower 的无线电特征，以提高中微子和宇宙射线的分辨能力。
2026-01-10 astro-ph.HE
Fractionally charged particles in cosmic rays
本文评述了在宇宙射线中寻找分数带电粒子的许多实验结果。ATIC和PAMELA实验记录的质子能谱在约250 GeV处的变化可以解释为，如果具有另一种能谱斜率的部分带电粒子实际上与质子混合，但由于强烈的dE/dx波动而不能分离。所进行的模拟表明，多层探测器可以严重帮助这种分离。在用多层正比计数器和强子量能器联合进行的Aragats实验中，记录到一组平均能量出乎意料地高的类4 e/3事例。这可以用它们不同于常规强子的能谱来解释。对ATIC实验中的单粒子区电离谱进行了研究。在2 e/3电荷区观察到一个有趣的凸点。碰撞中的事件具有与规则质子角分布非常不同的角分布。
2016-01-15 astro-ph.HE
Investigation of the particle-particle interaction effects in the cosmic Zevatron based on cyclotron auto-resonance by particle-in-cell simulations
回旋自共振加速是最近提出的一种将原子核加速到ZeV能量（1 ZeV = $10^{21}$ eV）的潜在机制。所有的结果都是基于单粒子和多粒子计算，采用解析解的相对论运动方程的组合磁场和辐射场，不包括粒子-粒子相互作用的影响。在这里，从多粒子计算和粒子在细胞（PIC）模拟的结果，提供支持的单粒子调查。每个单粒子的结果被发现躺在一个标准偏差内从相应的多粒子计算获得的系综平均值。PIC模拟结果表明，即使数密度远远超过那些在非相互作用的情况下，由于粒子-粒子相互作用的能量增益显着下降，在第一个$\sim 8~ mm$的加速长度。与大量衰减一起，这一发现支持了这样的结论，即粒子-粒子相互作用效应在通常许多公里的加速长度上可以忽略不计。
2022-11-17 astro-ph.HE
Measurement of the cosmic ray all-particle and light-component energy spectra with the ARGO-YBJ experiment
ARGO-YBJ的测量的所有粒子和轻组分（即质子和氦）的宇宙射线的能量谱之间约5 TeV和5 PeV的初步结果的报告和讨论。由此产生的所有粒子的光谱（在能量范围100 TeV-3 PeV）是在良好的协议与理论参数化和以前的测量。轻组分（即p + He）已被测量的高分辨率高达约5 PeV。初步结果与直接测量结果一致，然后显示出低于1 PeV的弯曲的明确指示。目前正在改进事件选择/重建工作，提供全面的统计数据和对系统不确定性的全面分析。
2015-02-17 astro-ph.HE
The all-particle energy spectrum of cosmic rays from 10 TeV to 1 PeV measured with HAWC
HAWC天文台是一个空气簇射探测器，旨在研究TeV区域的天体物理伽马射线和能量间隔为1 TeV至1 PeV的银河系宇宙射线。这种能量状态对于宇宙射线研究是非常有趣的，因为间接观测与直接测量重叠，这为交叉校准和研究两种技术中的实验系统误差提供了机会。宇宙射线的全粒子能谱是有助于实现这一目的的一个量。在这项工作中，我们提出了一个更新的HAWC测量的总宇宙射线能谱之间的10 TeV和1 PeV。该光谱是通过对HAWC近两年的数据进行展开分析获得的，这些数据是从2018年1月到2019年12月收集的。对于能量估计，我们采用高能强子相互作用模型QGSJET-II-04。与HAWC在2017年发表的先前工作一样，我们观察到在数十TeV的区域存在膝状特征。
2023-01-25 astro-ph.HE
Simulation of in-ice cosmic ray air shower induced particle cascades
本文结合 CORSIKA 与 Geant4 模拟宇宙射线空气簇射在极地冰层中的级联，参数化电荷分布并分析 Askaryan 发射及 RADAR 探测可行性。
2024-04-05 astro-ph.HE
Direct detection of cosmic rays: through a new era of precision measurements of particle fluxes
在过去几年中，由于有可能在长时间气球飞行、卫星和国际空间站上进行实验，对宇宙射线的直接测量得到了推动。收集的统计数据的增加和探测器结构的技术改进允许在更高的能量下进行通量测量，减少了过去不同实验之间的差异。然而，高的统计精度并不总是与系统学估计中所需的精度相关联;粒子谱中的特征可能被错误地引入或隐藏。将对直接宇宙射线测量的最新实验结果进行审查和比较，特别强调它们的相似之处和差异。
2014-07-04 astro-ph.HE
Theoretical Study of Extensive Air Shower Effects in Atmosphere by Simulating the Lateral structure of Several Cosmic Radiations
广泛空气簇射（EAS）是初级宇宙射线与空气中的原子核相互作用产生大量次级粒子如X射线、电子、中子、μ子、α粒子等在大气中产生的电磁辐射和电离粒子的级联。EAS效应通过估计各种宇宙线粒子在低能处的横向分布函数（LDF）来证明。带电粒子如电子和正电子对的产生，γ和μ子粒子的LDF在电子能量为10^16，10^18和10^19 eV时进行了模拟。使用称为AIRES系统版本2.6.0的空气淋浴模拟器进行模拟。考虑了初始粒子、能量和天顶角对EAS中产生的带电粒子LDF的影响。比较带电粒子的LDF和实验结果，在天顶角为0和10时，电子和正电子对的产生和μ子粒子的产生在10^19 eV处有很好的一致性
2020-07-28 astro-ph.HE
Studying cosmic ray sources using intergalactic electromagnetic cascades
本文用星系间电磁级联作为宇宙线源的探测器。这是如下实现的。在河外空间，宇宙射线引发电磁级联，其中产生伽马射线和中微子发射。我们利用宇宙射线数据的联合分析，以及河外伽马射线和中微子的发射，研究粒子加速附近的超大质量黑洞。粒子注入谱依赖于粒子的加速过程，在这里我们讨论各种注入谱的模型。使用公开提供的TransportCR代码计算了宇宙射线在空间的传播。科学家发现，可能存在一种新的来源，这种来源对地球上的粒子通量没有贡献，而是对电磁级联中产生的伽马射线和中微子发射有贡献。此外，还导出了被超强磁场包围的“奇异”超大质量黑洞的相对个数的上限。
2022-11-29 astro-ph.HE
Estimation of the capabilities of the SPHERE-3 Cherenkov telescope for determining the parameters of the primary cosmic particle
研究通过模拟评估SPHERE-3望远镜利用EAS直接与反射切伦科夫光进行双重探测，以提升初级宇宙粒子能量和类型判别精度的能力。
2025-07-23 astro-ph.HE
Charged particles in magnetic fields and cosmic ray transport
本文总结了宇宙磁场中带电粒子输运理论的基本要点，介绍了该理论框架当前的发展主题，并探讨了其在银河系粒子加速与传播中的简单应用。
2023-07-21 astro-ph.HE
Cosmic particles
一个多世纪以来，我们研究来自宇宙的宇宙粒子，目的是了解它们的性质，它们的起源以及它们如何被加速。到目前为止，宇宙射线已经提供了许多令人印象深刻的结果，催生了粒子物理学，并将我们对宇宙的看法扩展到了广泛的能量范围。在这方面的贡献的最新结果的概述。这一领域仍然非常活跃，新的实验和仪器为天体物理学和粒子物理学之间的边缘研究开辟了新的视角。
2016-12-29 astro-ph.HE hep-ex
Ultra-High Energy Cosmic Particles studies from space: super-EUSO, a possible next-generation experiment
在皮埃尔·俄歇天文台之后，下一代超高能宇宙粒子的研究可能需要天基实验。概述了这一具有挑战性的任务，强调主要的设计问题，关键性和中间步骤，使这一具有挑战性的任务成为现实。
2009-09-29 astro-ph.HE astro-ph.IM
Quantum Particle Creation by Cosmic Strings in de Sitter Spacetime
研究de Sitter时空中宇宙弦引发的量子粒子产生，通过含缺陷弯曲时空的Klein-Gordon方程、超几何函数解及Bogoliubov变换分析弦张力、角亏损与势场对产生率和能量分布的影响。
2025-06-04 astro-ph.HE gr-qc
Test particle simulations of cosmic rays
宇宙射线传输的建模和宇宙射线数据的解释最终依赖于对带电粒子与湍流磁场相互作用的坚实理解。过去50年的范式一直是所谓的准线性理论，尽管存在一些众所周知的问题。在没有一个广泛接受的准线性理论的扩展，波粒相互作用也必须在数值模拟中进行研究，其中的运动方程直接求解的湍流磁场的实现。这种宇宙射线的测试粒子模拟的应用是多方面的：测试输运理论，计算扩散系数等参数或预测标准扩散理论之外的现象，例如宇宙射线小尺度各向异性。在这篇评论中，我们试图给一个低层次的介绍测试粒子模拟的宇宙射线，使读者能够执行自己的测试粒子模拟。我们首先回顾了准线性理论，突出了它的一些问题和建议的扩展。接下来，我们总结了测试粒子模拟的最新技术，并给出了生成合成湍流的具体方法。我们提出了一对夫妇的例子，这种模拟的应用程序和评论的一个重要的概念细节回溯的粒子。
2020-08-06 astro-ph.GA astro-ph.HE
Cosmic particles with energies above 10^19 eV: a brief review of results
简要回顾了超高能宇宙射线的实验结果，并讨论了它们的解释。扩展的空气簇射的初级粒子的主要观测量（到达方向，能量和成分）以及粒子物理学的影响有关的结果进行处理。
2013-01-10 astro-ph.HE hep-ph
Ultra High Energy Particles Propagation and the Transition from Galactic to Extra-Galactic Cosmic Rays
讨论了超高能宇宙射线在天体物理背景中传播的基本特征，比较了两种计算超高能宇宙射线通量的方法。我们还讨论了银河系和河外宇宙射线之间的过渡问题，使用流量的理论结果比较不同的模型。
2012-07-09 astro-ph.HE hep-ph
The highest energy cosmic rays from superheavy dark matter particles
针对高于 $10^{19}$ eV 的超高能宇宙射线来源不明的谜团，提出其可能源于暗物质超重粒子的衰变或湮灭，并指出此类粒子自然存在于与 Starobinsky inflation 相关的修改引力模型中。
2025-01-28 astro-ph.HE hep-ph
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
Cosmic-ray propagation and production of secondary particles in the Galaxy
宇宙射线现在是研究宇宙中极端物体的天体物理学、宇宙环境等离子体（银河系和银河系外）、核相互作用物理学或极高能量下基本粒子的性质，甚至暗物质之谜等宇宙学问题的重要工具。本论文根据银河系宇宙射线输运的最新实验数据，对银河系宇宙射线输运的唯象进行了研究，并提出了新的分析方法，以获得更好的约束条件。在整个论文中，从宇宙射线与星际气体碰撞产生的次级粒子，如次级宇宙射线核（B，Be和Li），反质子和伽马射线，处理，以调整和测试我们的模型和探测不同的情况下，如可能的签名暗物质衰变或湮灭。即将到来的DRAGON 2代码的初步版本已被用于执行传播计算。随着CR数据的准确性不断提高，相对于银河系中带电粒子传播的标准范例，出现了一些异常。在这篇论文中，我们证明了一些这些异常消失，考虑到系统的不确定性，涉及这些分析，特别是截面的不确定性。
2022-02-14 astro-ph.HE hep-ph
Cosmic-Ray Neutrinos from the Decay of Long-Lived Particle and the Recent IceCube Result
受最近IceCube实验结果的启发，我们研究了长寿命粒子衰变产生的高能宇宙线中微子流。由于中微子是如此透明，过去产生的高能中微子也可能对现在的中微子通量有贡献。我们指出，冰立方观测到的PeV中微子事件可能起源于比PeV重得多的粒子的衰变，如果它的寿命比现在的宇宙时间短。结果表明，造成冰立方事件的粒子质量可达$\sim 10^{10}\ {\rm GeV}$。我们还讨论了几种可能性，以获得有关的长寿粒子的寿命的信息。
2013-12-21 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
A template method for measuring the iron spectrum in cosmic rays with Cherenkov telescopes
了解宇宙射线的来源、加速机制和传播是天体粒子物理学研究的一个活跃领域。测量地球上宇宙射线的光谱和元素组成可以帮助解决这个问题。IACTs虽然主要用于$γ$射线天文学和对暗物质的间接搜索，但在这方面可以做出重要贡献。特别是，他们能够通过利用大气层中带电粒子发出的切伦科夫直接光，将宇宙射线中的重核与质子和较轻的核区分开来。本文提出了一种由初级粒子发射的切伦科夫光及其引起的空气簇射来重建初级宇宙线粒子相关性质的方法。
2015-08-19 astro-ph.HE astro-ph.IM
Cosmic rays from AGN, the knee energy mass scale and dark matter particles
根据宇宙线能谱的3 PeV膝能处可能存在新的质量标度，作者利用GLMR超对称性理论，提出暗物质粒子的质量应为8.1 TeV。作者讨论了在各种观测设施、伽马射线、中微子和其他地下探测器中探测这种特征的可能性。对HESS最近数据的分析产生了7.6 +/- 0.1 TeV的伽马射线峰值，为暗物质粒子质量与理论预测一致提供了观测证据。作者还指出，观测到的星系关联函数中幂律指数的不连续性是宇宙学中的膝能对应物。
2011-11-11 astro-ph.CO astro-ph.HE
Dark Matter Particle Explorer observations of high-energy cosmic ray electrons plus positrons and their physical implications
暗物质粒子探测器（DAMPE）是一个星载高能粒子和$γ$射线探测器，致力于间接探测粒子暗物质和研究高能天体物理。最近发表了25 GeV ~ 4.6TeV宇宙线正负电子能谱的首次精确测量结果。DAMPE光谱揭示了在$0.9$ TeV附近的有趣的光谱软化和在$1.4$ TeV附近的试探性峰值。这些结果引发了广泛的讨论。介绍了DAMPE的探测器、数据分析和初步结果。特别是，DAMPE数据的物理解释进行审查。
2018-07-31 astro-ph.HE hep-ph
Detecting light long-lived particle produced by cosmic ray
研究了探测高能宇宙线与大气碰撞产生的轻长寿命粒子（LLP）的可能性。LLP可能会穿透大气层并在中微子望远镜附近/中衰变为一对μ子。这种μ子可以作为中微子望远镜的探测信号。这项研究的动机是最近的宇宙电子/正电子观测表明，存在$O(TeV)$暗物质和新的轻$O(GeV)$粒子。这表明暗扇区可能是复杂的，可能存在多个亮粒子，例如暗规范玻色子$A'$和暗希格斯玻色子$h'$。在这项工作中，我们讨论的情况下，$A'$重比$h'$和$h'$被视为LLP。通过数值计算，我们发现，如果LLP的衰变长度与大气层深度相当，那么在合适的参数下，大体积中微子望远镜IceCube有能力观测到几十个双μ子事件。这里的挑战是如何抑制由宇宙射线和大气中微子引起的μ子背景。
2010-02-28 astro-ph.HE hep-ph
Status of the Lunar Detection Mode for Cosmic Particles of LOFAR
宇宙粒子撞击地球的月球时会通过阿斯卡里安效应产生无线电辐射。如果由此产生的射电ns脉冲可以被射电望远镜探测到，与目前的实验相比，这种技术可能会将ZeV尺度粒子的可用集体面积增加几个数量级。低频阵列（LOFAR）是在该技术的最佳频率范围内运行的最大射电望远镜。在这方面的贡献，我们报告的月球探测模式在LOFAR的实施状况。
2019-03-20 astro-ph.HE astro-ph.IM
Cosmic Rays in the Inner Galaxy and the Diffusion Properties of the Interstellar Medium
最近测量的宇宙伽马射线强度高达TeV的能量已被用来估计的光谱形状的母宇宙射线粒子存在于星际介质。这种情况下，在内部星系的粒子谱是平坦的比本地和外部星系。在各种可能的解释中，我们认为粒子的传播在更动荡的内星系星际介质中是不同的。内星系异常扩散的特征参数α可能小于局部值，相应的宇宙线粒子γ的幂律谱指数也可能不同于局部值。参数有利于一个值的α低于当地的约三角洲α = 0.2，其结果是三角洲γ = 0.1的母粒子。
2012-12-12 astro-ph.GA astro-ph.HE
Enhancing the Spectral Hardening of Cosmic TeV Photons by Mixing with Axionlike Particles in the Magnetized Cosmic Web
大规模的河外磁场可能会引起极高能量光子和类轴子粒子（ALP）之间的转换，从而屏蔽光子，使其不被河外背景光吸收。然而，在简化的“细胞”模型中，迄今为止用于表示河外磁场，这种机制将被当前的天体物理边界强烈抑制。在这里，我们考虑一个最近的模型，河外磁场从大尺度宇宙学模拟。这种模拟的磁场在物质的细丝中会有很大的增强。因此，光子-ALP转换将对宇宙TeV光子产生显著的光谱硬化。这种效应将被即将到来的切伦科夫望远镜阵列探测器探测。这种可能的探测将提供一个独特的机会，用ALP对磁化的宇宙网进行断层扫描。
2017-09-06 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Energetic Particles of Cosmic Accelerators I: Galactic Accelerators
高能宇宙揭示了高能粒子在宇宙中无处不在，在各种尺度的宇宙环境培育中起着至关重要的作用。我们银河系中的高能粒子，即银河宇宙射线（GCR），与银河系中的星际介质和磁场进行复杂的相互作用，从而产生了银河系的许多关键特征。本白皮书是两部分系列的第一部分，重点介绍了最知名的高能宇宙加速器以及MeV伽马射线天文学将为理解其高能粒子现象带来的贡献。本白皮书的重点是银河系宇宙射线、超新星遗迹、原恒星喷流和超级气泡以及碰撞风双星。
2019-03-11 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
In-ice Radio Signatures of Cosmic Ray Particle Cascades
Inter-University Institute For High Energies (IIHE), Université libre de Bruxelles (ULB)（布鲁塞尔自由大学高等物理联合研究所）；Vrije Universiteit Brussel（布鲁塞尔自由大学）
研究通过模拟冰中和空中辐射特性，分析宇宙射线级联的无线电特征，为未来冰中无线电实验提供识别和区分宇宙射线与中微子的关键指导。
2026-10-14 astro-ph.HE astro-ph.IM
Supernova remnants as cosmic ray factories
在这项工作中，我们调查的粒子加速超新星残留的冲击在一个半解析的形式主义，自洽占粒子加速，放大的磁场通过流的不稳定性和反反应的加速粒子和磁湍流的冲击动力学。特别是，我们研究粒子注入和磁场放大之间的相互作用，显示如何一个现象学的，但合理的饱和标准流不稳定性可能会导致相当陡峭的加速粒子的光谱。我们评论的影响，这种情况下可能有对银河系宇宙射线的漫反射谱的理解和γ射线观测的单一遗迹。
2011-03-24 astro-ph.HE hep-ph
Using Cosmic Rays detected by HST as Geophysical Markers I: Detection and Characterization of Cosmic Rays
哈勃太空望远镜（HST）已经运行了30多年，在此期间，它一直受到高能带电粒子的轰击，俗称宇宙射线。在本文中，我们提出了一个全面的研究，超过12亿宇宙射线观测与HST使用自定义编写的Python包，\texttt{HSTcosmicrays}，这是提供给天文学界。我们分析了$75,908$暗校准文件作为常规校准程序的一部分，为五个不同的CCD成像仪与太阳活动周期23和24的业务覆盖。我们观测到预期的银河宇宙射线受太阳活动的调制。我们观察到的能量损失分布模型，以获得一个估计为534 $\pm$ 117兆电子伏的动能的典型宇宙射线影响HST。对于厚度不均匀性最大的三个成像器，我们通过分析宇宙射线撞击探测器视场，独立确认了边缘分析产生的整体结构。分析了HST穿越南大西洋异常时的STIS/CCD观测数据，发现了$\sim1100$ $particle/s/cm^2$的宇宙线粒子通量峰值。我们发现了强有力的证据，在北美和澳大利亚的两个空间受限的地区，表现出增加的宇宙射线粒子通量在$5σ$水平。
2021-05-06 astro-ph.HE astro-ph.IM
Observational signatures of particle acceleration in supernova remnants
我们评估了超新星遗迹作为银河系宇宙射线源的现状。我们总结了超新星遗迹的观测，涵盖了整个电磁波谱，并描述了这些观测告诉我们的高马赫数冲击波阵面的加速过程。我们讨论了超新星遗迹中的激波被宇宙射线修正，宇宙射线谱的形状和最大能量，以及超新星遗迹中和周围的宇宙射线的总能量收支。此外，我们还讨论了超新星遗迹作为银河系宇宙射线的主要来源以及替代来源的问题。
2012-06-07 astro-ph.GA astro-ph.HE
Bose-Einstein condensation and muon production in ultra-high energy cosmic ray particle collisions
本文研究了超高能宇宙射线粒子碰撞中的玻色-爱因斯坦凝聚现象，估算了π子波包凝聚的临界密度，并探讨了其对μ子产生的增强影响。
2024-12-21 astro-ph.HE hep-ph
Cosmic rays from heavy particle decays
研究提出稳定暗物质粒子可经虚黑洞相互作用衰变，估算衰变率并表明其能贡献 GZK 极限附近的高能宇宙射线及可被水下或 ice-cube 探测器观测的高能中微子。
2023-12-11 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Dispersion and focusing of cosmic rays in magnetospheres
要模拟宇宙射线粒子对行星大气的照射，除其他外，需要能够理解和量化带电粒子与行星磁场的相互作用。在这里，我们提出了一个过程，这是经常被忽视的研究;分散和磁层中的宇宙射线轨迹的聚焦。计算是使用我们的新代码CosmicTransmutation进行的，该代码是为研究流星体和行星大气中宇宙成因核素的产生而开发的，其中包括计算大气层顶部的辐照光谱。在这里，我们讨论的影响所造成的分散和集中的宇宙射线粒子轨迹。
2021-04-27 astro-ph.EP astro-ph.HE physics.space-ph
Novel Simulation Framework for Analyzing Cosmic Ray Particle Distributions at a Global Scale
本研究提出基于GEANT4的ECRS模拟框架，集成标准大气与动态地磁场，用于全球尺度宇宙线粒子分布分析，并通过案例研究展示海平面粒子能量变化。
2024-11-05 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.IM
Study of Particle Multiplicity of Cosmic Ray Events using 2m$\times$2m Resistive Plate Chamber Stack at IICHEP-Madurai
在IICHEP-Madurai（\ang{9;56;14.5} \，N \ang{78;00;47.9} \，E，在表面上）建立了由12层尺寸为2\，m\，$\times$\，2\，m的玻璃电阻板室（RPC）组成的实验装置，以研究印度工业中大规模生产的RPC的长期性能和稳定性。这个装置一直在收集由带电粒子通过触发的数据。本文介绍了宇宙线相互作用引起的带电粒子多重数的测量。最后，将计算结果与CORSIKA模拟的不同强子模型进行了比较。
2020-12-11 astro-ph.HE hep-ex physics.ins-det
Planning the Future of U.S. Particle Physics (Snowmass 2013): Chapter 4: Cosmic Frontier
这些报告介绍了2013年美国物理学会粒子与场分部（“斯诺马斯2013”）关于美国粒子物理学未来计划的社区夏季研究的结果。第4章，关于宇宙前沿，讨论了与宇宙学和早期宇宙相关的研究计划。这一领域包括对暗物质的研究及其粒子性质的探索，对暗能量和暴胀的研究，以及对基本对称性的宇宙探测。
2014-01-23 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Highly-boosted dark matter and cutoff for cosmic-ray neutrino through neutrino portal
我们研究了宇宙射线中微子的截止，通过中微子门相互作用与宇宙背景中微子到暗扇区粒子的散射。我们发现，当暗扇形粒子主要与$τ-$中微子耦合时，仍然存在较大的相互作用率，从而在较宽的能量范围内，中微子的平均自由程可以约为$O(10)~$ Mpc.如果足够稳定，大部分宇宙射线中微子能量转移到暗区粒子中，就可以穿越宇宙到达地球。如果暗扇区粒子起源于宇宙成因中微子，则其能量可达$Ø({\rm EeV})$。
2019-05-14 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Dark Matter and Indirect Detection in Cosmic Rays
在早期，宇宙射线通过发现新粒子对粒子物理学做出了重要贡献。历史会重演吗？与带电π介子的发现一样，最近发现的类希格斯玻色子可能预示着一组丰富的新粒子在当前和不久的将来的实验范围内。通过对暗物质的间接探测，可以用宇宙射线来发现和研究这些物质。
2012-11-13 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
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
High energy cosmic-ray interactions with particles from the Sun
能量高于$10^{16}$ eV的宇宙射线质子在太阳附近经过时，可能会与太阳发射的光子相互作用，并被激发产生$Δ^+$共振。当$Δ^+$衰变时，它产生π介子，π介子进一步衰变为μ介子和光子，可以用地面探测器探测到。来自太阳附近的μ子、光子对（来自$π^0$衰变）或单个高能光子的通量将是一个相当引人注目的特征，这些粒子的通量是对宇宙射线核子通量的一个相当直接的测量，与宇宙射线的组成无关。在围绕太阳的$15^\circ$内的立体角中，光子对的通量约为$\SI{1.3e-3}{}$粒子/（km $^2\cdot$ yr），而μ子的通量约为$\SI{0.33e-3}{}$粒子/（km $^2\cdot$ yr）。这超出了目前的探测器，如望远镜阵列，俄歇，卡斯卡德-格兰德或冰立方。然而，μ子通量可能被下一代空气簇射阵列或中微子探测器（如ARIANNA或ARA）探测到。我们讨论了一些详细的实验前景。其他发生在太阳附近的宇宙射线相互作用也进行了简要的讨论。
2011-03-25 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Guilt by Association: Finding Cosmic Ray Sources Using Hierarchical Bayesian Clustering
地球不断地被带电的宇宙射线粒子所淹没，这些粒子是自然产生的原子核，以接近光速的速度运动。其中有能量超过5x10^19 eV的超高能宇宙射线粒子，比大型强子对撞机产生的最高能粒子的能量高出一千万倍。天体物理学的问题包括：什么现象加速粒子到如此高的能量，什么样的原子核被激活？此外，宇宙射线轨道的磁偏转使它们成为银河系和星系间磁场的潜在探测器。我们开发了一个贝叶斯分层模型，可以用来比较不同的关联模型之间的宇宙射线和源人口，使用贝叶斯因子。一个测量模型与方向的不确定性和帐户的非均匀天空曝光被incopored到模型中。该方法使我们能够了解天体物理参数，如控制源光度函数和宇宙磁场的参数。
2012-06-15 astro-ph.HE astro-ph.IM stat.AP
Explaining TeV Cosmic-Ray Anisotropies with Non-Diffusive Cosmic-Ray Propagation
约束在地球上观测到的宇宙射线数据的行为需要精确了解宇宙射线如何在星际介质中传播。星际介质不是均匀的;虽然湍流磁场在大尺度上占主导地位，但磁场的小相干区域存在于与附近星系中的粒子传播相关的尺度上。通过一个相干场的引导传播是显着不同的随机粒子扩散，可以解释在所观察到的宇宙射线的空间各向异性。我们提出了一个Monte Carlo程序来模拟宇宙粒子在真实的磁场结构中的传播。我们讨论的模型的细节，以及一些初步的研究表明，相干磁结构是重要的影响，在当地的宇宙射线传播，增加超过两个数量级的宇宙射线的通量在各向异性的位置在天空中。相干磁结构引起的特征可能是观测到的TeV宇宙线各向异性的原因。
2016-05-13 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Decay of Cosmic String Loops Due to Particle Radiation
对宇宙弦的张力和丰度的限制，关键取决于它们衰变成粒子和引力辐射的速率。通过场论模拟弦环的形成和演化，研究了阿贝尔-希格斯模型中宇宙弦环的衰变。我们发现，我们的一组弦环发射粒子辐射主要是由于扭结碰撞，以及由于这些损失的衰减时间是成比例的$L^p$与$p \approx 2$其中$L$是循环长度。与此相反，引力辐射的衰变时间与$L$成比例，我们得出结论，粒子发射是环小于临界长度尺度的主要能量损失机制，而引力损失占主导地位较大的环路。
2019-05-21 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Generation of cosmic ray trajectories by a Diffusion Model trained on test particles in 3D magnetohydrodynamic turbulence
该研究受机器学习进展启发，将生成扩散模型应用于合成3D磁流体动力学湍流中的测试粒子轨迹，在固定粒子能量下与基线轨迹一致性优异，并讨论了构建应用级输运模型的挑战。
2025-02-10 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.flu-dyn
