The radio telescope search for the resonant conversion of cold dark matter axions from the magnetized astrophysical sources
研究了在天体物理源强磁场（如中子星磁层中的磁场）存在下，冷暗物质（CDM）轴子绝热共振转换为光子的条件。我们证明了即将到来的射电望远镜，如SKA（平方公里阵列）可以探测这些光子信号的CDM轴子的可能性。
2018-05-23 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Sensitivity of top-of-the-mountain fluorescence telescope system for astrophysical neutrino flux above 10 PeV
能量在PeV-EeV范围内的Tau中微子如果在足够接近地球表面的地下相互作用，就会产生向上的广泛空气簇射（UEAS）。这项工作研究了UEAS的可探测性与荧光望远镜系统俯瞰黑暗，低反射率，在地面上的距离20-30公里，从山顶（S）。这样的系统可以提供足够的灵敏度，以每年10个事件的速度在超过10 PeV的能量范围内积累天体物理中微子信号统计，从而允许将中微子天文学的能量前沿扩展到10-100 PeV的范围。山顶望远镜和IceCube第二代的灵敏度比较表明，这两种中微子探测方法是互补的，在低于和高于10 PeV的相邻能带中提供了相当的性能。山顶荧光望远镜系统的灵敏度也足以发现理论上预测的宇宙成因中微子信号。
2021-12-09 astro-ph.HE astro-ph.IM
TAMBO: A Novel Neutrino Telescope for High-Energy Astrophysical Neutrino Detection
Harvard University（哈佛大学）
TAMBO利用深谷几何结构在1-1000 PeV能区实现前所未有的信噪比，用于探测天体物理中微子点源并绘制弥散和点源发射图。
2026-06-11 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Selected results from the ANTARES neutrino telescope
ANTARES望远镜是目前最大的水下中微子望远镜。它是基于中微子诱导的μ子在海水中产生的切伦科夫光的检测。该探测器由885个光电倍增管组成的三维阵列排列在12条垂直线上，位于距离法国海岸40公里的地中海2475米深处。该实验的主要目标是通过中微子事件探测宇宙，试图研究高能天体物理源的性质，为宇宙射线源的识别做出贡献，并探索暗物质的性质。在这方面的贡献，我们将审查的检测器的状态，说明其操作和性能，并提出的第一个结果进行分析，对大气μ子和中微子，以及从天体物理中微子源的搜索。
2012-04-26 astro-ph.HE
Prospects for sub-GeV astrophysical neutrino detection with IceCube
本研究致力于填补 IceCube 在 MeV 至 1 GeV 间的灵敏度空白，通过结合流形与监督机器学习方法，有效克服高背景率，实现对低至 100 MeV 的瞬变源亚 GeV 天体物理中微子的探测。
2025-07-11 astro-ph.HE
IceCube as a Multi-messenger Follow-up Observatory for Astrophysical Transients
最近IC-170922 A和耀变体TXS 0506 +056之间的关联突出了实时观测对于识别可能的天体物理中微子源的重要性。由于其接近100\%的占空比，4 $π$球面度的视野，以及数十年的能量的出色灵敏度，IceCube非常适合生成警报以供其他仪器跟踪，并快速跟踪其他仪器生成的警报。与瞬变天体物理现象相一致的中微子探测可以作为强子过程的确凿证据，并提供有关宇宙射线加速器的身份和机制的重要信息。2016年，IceCube中微子天文台建立了一条管道，可以在几分之一秒到几周的时间尺度上从天体物理瞬变中快速搜索中微子。从那时起，已经进行了67次专门的分析，以寻找冰立方中微子与无线电，光学，X射线和伽马射线仪器报告的天体物理学瞬变之间的关联，以及寻找与冰立方自己的高能警报相关的低能量中微子信号。我们提出了事件选择，极大似然分析方法，和IceCube实时管道的灵敏度。我们还总结了迄今为止所有随访分析的结果。
2019-09-12 astro-ph.HE
Upper Limit on the Diffuse Flux of Cosmic $ν_μ$ with the ANTARES Neutrino Telescope
利用ANTARES中微子望远镜从2007年12月到2009年12月收集的数据，对天体物理学μ介子中微子的扩散通量进行了搜索。一个$(0.83\times 2π)$ sr天空被监测了总共334天的等效寿命。搜索的信号对应于过量的事件，产生的天体物理源，在预期的大气中微子背景没有任何特定的假设源方向。由于检测到的事件数量与预期的背景事件数量一致，因此90% c.l.在20 TeV - 2.5 PeV的能量范围内，具有$E^{-2}$谱的扩散$ν_μ$通量的上限被设置为$E^2Φ_{90%} = 5.3 \times 10^{-8} \ \mathrm{GeV\ cm^{-2}\ s^{-1}\ sr^{-1}}$。还测试了具有不同能量形状的其他信号模型，其中一些被拒绝。
2011-01-19 astro-ph.HE
Sensitivity of the Cherenkov Telescope Array to the Detection of Intergalactic Magnetic Fields
极高能（VHE;能量$E \gtrsim 100\,$ GeV）$γ$ --来自河外源的射线与背景辐射场的低能光子产生对。这些对可以逆康普顿散射背景光子，引发电磁级联。当$e^+e^-$对在星系际磁场中发生偏转时，这种次级$γ$射线信号的空间和时间结构会发生改变。我们研究如何VHE观测与未来的切伦科夫望远镜阵列，其高角分辨率和广泛的能量范围，可以潜在地探测IGMF。我们确定有前途的来源和模拟$γ$射线光谱在很宽的范围内的IGMF强度和相干长度的值使用公开可用的ELMAG蒙特卡罗代码。结合模拟观测的联合似然方法，我们发现，目前的限制IGMF可以显着改善。投射的灵敏度强烈地依赖于源已经是$γ$射线活性的时间和发射的最大$γ$射线能量。
2016-08-22 astro-ph.HE
Astrophysical sources and acceleration mechanisms
多信使天文学可以同时用不同种类的望远镜观测同一天文事件：光学观测、X射线、伽马射线暴、中微子和最近的引力波只是可以观测和分析天文事件的几个角度中的几个例子。宇宙射线在多信使天文学中发挥着重要作用，因此，必须深化对其来源的研究，并了解其在天文环境中加速的机制。
2022-09-02 astro-ph.HE
Testing decay of astrophysical neutrinos with incomplete information
中微子混合并具有质量差异，因此必须发生从一个到另一个的衰变。但有多快？基于太阳和大气中微子，对非辐射衰变的最佳直接限制是弱的，$τ\gtrsim 10^{-3}$ s（$m$ /eV）或更差。利用来自遥远天体物理源的中微子，最终将获得灵敏度大大提高的$τ\sim 10^3$ s（$m$ /eV），但中微子性质、源性质和探测方面的巨大不确定性还不允许这样做。然而，现在有一条前进的道路。我们表明，冰立方扩散中微子测量，辅以预期在短期内的改进，可以增加灵敏度$τ\sim 10$ s（$m$ /eV）的所有中微子质量本征态。我们为必要的分析提供了路线图，并展示了如何管理许多不确定性。如果设定限制，这将明确排除中微子衰变影响太阳，大气或地球中微子实验的长期考虑的可能性。
2017-01-26 astro-ph.HE
Sensitivity of the Cherenkov Telescope Array to a dark matter signal from the Galactic centre
高能伽马射线是约束或揭示暗物质，特别是弱相互作用大质量粒子的性质的有希望的工具。切伦科夫望远镜阵列（CTA）已经进入建造前阶段，不久将在20 GeV - 300 TeV的能量范围内探测天空。由于其改进的能量和角分辨率以及与当前一代切伦科夫望远镜相比显着更大的有效面积，CTA有望探测更重的暗物质，具有前所未有的灵敏度，达到约1 TeV的热湮灭截面。这次演讲将总结CTA计划的暗物质搜索策略，重点是来自银河系中心的信号。正如费米LAT在较低能量下所观察到的那样，这个区域相当复杂，CTA将是第一个对该区域大尺度弥漫天体物理发射敏感的地面天文台。我们报告的合作努力，以研究这种扩展的天体物理背景的影响，对暗物质搜索，费米-LAT数据的基础上，以指导我们的观测策略，考虑到各种来源的系统不确定性。
2021-08-20 astro-ph.HE
Magnetars as Astrophysical Laboratories of Extreme Quantum Electrodynamics: The Case for a Compton Telescope
下一代康普顿望远镜和望远镜对将MeV波段的探测灵敏度提高了十多年，超过了目前的仪器能力，将为各种天体物理源类别开辟新的见解。其中包括磁星，这是中子星动物园中磁性最强的一颗，它将成为一项测量MeV窗口的新任务的主要科学目标。本文概述了核心问题有关的磁星，可以解决这样的技术。这些范围从全球磁星的几何形状和人口趋势，到硬X射线发射场所的深刻探测，到为QED的奇异预测提供光谱和偏振测试的宇宙实验室，主要是光子分裂和磁对产生的预测。这样的基本物理学在地球上的实验中还无法发现。国家的最先进的建模的持续性硬X射线尾发射磁星概述了强大的诊断使用康普顿旋光仪的情况。该案例突出了在天文学和物理学之间的界面上播种发现的跨学科机会。
2019-03-13 astro-ph.HE hep-ph
Sensitivity of astrophysical reaction rates to nuclear uncertainties
研究了核反应速率对核性质变化的敏感性。靶核范围从质子到中子滴线，10<=Z<=83。所考虑的反应是由强相互作用介导的核子和α诱导的反应。给出了在目标基态上进行的反应对总恒星速率的贡献。一般依赖于各种输入量进行了讨论。此外，灵敏度的实验室截面的核子，α，γ-诱导的反应，允许估计的影响截面测量。最后，推荐的程序，探索和改善反应速率的不确定性，使用目前的敏感性数据进行了概述。
2012-06-13 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-ex
Neutrino Telescopes
高能宇宙中微子的观测可以揭示宇宙射线探测器在地球上观测到的质子和原子核加速到高能的天体物理学场所和机制。更一般地说，高能中微子可以成为高能天空多信使研究的关键工具。几个不同尺寸和能力的中微子望远镜正在进行数据采集，进一步提高其尺寸和灵敏度的计划正在进行中，本文综述了基于切伦科夫光探测技术的中微子望远镜的现状，它们的最新成果以及提高其灵敏度的计划。
2011-01-03 astro-ph.HE
Measurement of the diffuse astrophysical neutrino flux over six seasons using cascade events from the Baikal-GVD expanding telescope
利用Baikal-GVD六年级联数据，以5.1σ显著性测量弥散天体物理中微子通量，得到谱指数2.64和归一化4.42×10^{-18}，与IceCube结果一致。
2025-07-09 astro-ph.HE
Time-dependent search for neutrino emission from x-ray binaries with the ANTARES telescope
ANTARES是目前在北半球运行的最大的中微子望远镜，旨在探测来自天体物理来源的高能中微子。中微子望远镜持续监测至少一个完整的半球天空，因此非常适合探测瞬态天体物理源产生的中微子。对2008-2012年期间在卫星数据（RXTE/ASM、MAXI和Swift/BAT）中和在硬度过渡态期间经历高耀斑活动的33个X射线双星清单进行了时间相关搜索。通过要求与天体物理现象在方向和时间上的一致性，来自地球大气层中带电宇宙射线相互作用的背景被大大减少。这一搜索的结果与中微子通量上限和天体物理模型的中微子通量预测之间的比较。中微子通量上限导致这种搜索限制了一些天体物理模型的喷流参数的预测。
2017-03-08 astro-ph.HE
Observation of Astrophysical Sources with SST-1M Telescopes -- First Results
本文介绍两台 SST-1M 原型望远镜在 Ondrejov 天文台的调试、单目与立体模式性能测试，以及对多个银河系和河外伽马射线源的观测探测与初步结果。
2025-07-23 astro-ph.HE astro-ph.IM
Sensitivity studies for the IceCube-Gen2 radio array
南极的冰立方中微子观测站已经测量了~PeV能量的弥散天体物理中微子通量，并开始确定第一个点源候选者。下一代设施IceCube-Gen 2旨在将可获得的能量范围扩展到EeV，以测量天体物理光谱的延续，确定中微子源，并寻找宇宙成因中微子通量。作为IceCube-Gen 2的一部分，预计将有一个无线电阵列，对探测超过~30 PeV的Askaryan中微子发射敏感。地面和深层天线站在有效面积、分辨率和排除宇宙射线空气簇射背景的能力方面有不同的好处，可以结合起来达到最佳灵敏度。最佳探测器配置仍有待确定。本文介绍了深层天线和表面天线组合的全阵列模拟工作，并比较了不同设计选项的灵敏度，以实现IceCube-Gen 2的科学目标。
2021-07-19 astro-ph.HE
Event Horizon Telescope Observations as Probes for Quantum Structure of Astrophysical Black Holes
黑洞需要一个一致的量子演化，这导致有人提出，不仅在奇点附近，而且在视界或更大的尺度上，都要修改它们的半经典描述。如果这种变化延伸到地平线之外，它们就会影响到远距离对流可以到达的区域。这些修改的自然候选者表现得像度量波动，具有由视界半径设定的特征长度和时间尺度。我们研究了使用事件视界望远镜观察这些效应的可能性，如果它们有足够的强度使量子演化与幺正性一致的话。我们发现，这样的量子涨落可以引入一个强烈的时间依赖的形状和大小的阴影，一个黑洞投下其周围的排放。对于银河系中心的黑洞，探测其阴影的快速时间变化将需要非成像计时技术。然而，对于M87星系中心的大得多的黑洞，如果存在这些参数，则可以在事件视界望远镜获得的单个快照中容易地观察到可变的黑洞阴影。
2018-03-08 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Machine learning techniques to distinguish near-field interference and far-field astrophysical signals in radio telescopes
针对CHIME望远镜现有RFI移除技术依赖FRB信号特征的问题，提出利用多波束和无监督机器学习聚类（HDBSCAN）区分近场干扰与远场天体信号的新方法，视觉验证显示RFI被显著移除。
2023-11-18 astro-ph.HE astro-ph.IM
MeV Astrophysical Spectroscopic Surveyor (MASS): A Compton Telescope Mission Concept
本研究提出采用错位棋盘式双层CZT探测器的MeV康普顿望远镜MASS任务概念，具备室温工作、高能量分辨率与谱线灵敏度等特性，可搭载于微/小卫星，用于核合成等高能天体物理研究，且已研发探路者装置计划开展空间技术验证。
2023-12-19 astro-ph.HE astro-ph.IM
Non-standard interaction effects on astrophysical neutrino fluxes
我们研究了中微子望远镜在高能中微子产生和探测中的新物理效应。通过分析风味比α_μ/α_τ和α_μ/（α_τ+ α_e），我们发现标准模型对它们的预测可以被新的物理效应合理地改变。
2009-01-14 astro-ph.HE hep-ph
The sensitivity of Cherenkov telescopes to dark matter and astrophysical anisotropies in the diffuse gamma-ray background
在本文中，目前的能力（H.E.S.S.，MAGIC，VERITAS）和计划（CTA）的地基切伦科夫望远镜系统，用于探测弥散γ射线背景中的角各向异性的研究。在对仪器特性（有效面积、视场、角分辨率和背景抑制效率）的影响进行研究之后，第一部分研究了不同观测策略的影响，即，是否优选单个深观测或在多个浅场上进行分裂。第二部分研究了不同的常见暗物质模型对自湮灭暗物质产生的各向异性的敏感性。我们发现，从暗物质湮灭到河外弥漫伽马射线背景的相对贡献约为10%，可以检测到CTA的计划配置。在热平均的自湮灭截面方面，CTA的灵敏度对应于低于热冻结预期<sigma v>= 3 × 10-26 cm 3 s-1的暗物质粒子轻于~200 GeV的值。我们强调的重要性，约束尚未解决的天体物理源与目前正在运行的仪器已经各向异性，作为一种新的和补充的方法，调查TeV源的属性。
2014-02-06 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Exploring a PMT+SiPM Hybrid Optical Module for Next Generation Neutrino Telescopes
宇宙中微子是研究高能宇宙的独特探针。自2013年以来，IceCube已经发现了一个弥漫的天体物理中微子通量，但它们的起源仍然难以捉摸。例如，潜在的来源可能包括活动星系核、伽马射线暴和星暴星系。为了解决这些问题，需要更高的统计数据和更好的天体物理中微子的角分辨率。下一代中微子望远镜中具有更大光子收集面积和更精确定时分辨率的光学模块可能会有所帮助。硅光子倍增器（SiPMs）具有量子效率高、响应时间快等优点，与传统的光电倍增管（PMT）相结合，可以提高光子探测效率和指向能力。我们将提出一项研究，探讨在一个光学模块中结合多个PMT和SiPM的好处。
2021-08-12 astro-ph.HE astro-ph.IM
Dark Matter Search with Cherenkov Telescope Array
本研究介绍利用未来的切伦科夫望远镜阵列（CTA）开展暗物质搜寻，指出其可补充现有实验室探测，能观测更重的弱相互作用大质量粒子及多种暗物质候选体。
2023-10-03 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Low-frequency radio telescopes sensitivity to light dark matter
LAPTh, CNRS, USMB（拉普特实验室，法国国家科学研究中心，萨瓦大学）；Instituto de Astrofísica de Canarias（加那利群岛天体物理研究所）；Universidad de La Laguna（拉古纳大学）
本文研究了地面和月基射电望远镜在探测轻暗物质（如轴子或暗光子）时的灵敏度，特别是通过太阳、地球和木星等太阳系目标的共振转换来检测这些粒子。
2026-05-18 astro-ph.HE hep-ph
Sensitivity of gamma-ray telescopes for detection of magnetic fields in intergalactic medium
我们探讨了当前和下一代伽马射线望远镜探测星系际介质中弱磁场的潜力。我们证明，使用两种互补的技术，观察点源周围的扩展发射和观测伽玛射线耀斑的时间延迟，将能够探测大部分的宇宙学和天体物理学有趣的部分“磁场强度“与“相关长度”参数空间。这意味着费米望远镜和地面切伦科夫望远镜的伽马射线观测将允许（a）强烈约束星系和星系团中磁场起源的理论，（b）发现、约束或排除早期宇宙演化不同阶段产生的弱原始磁场的存在。
2009-10-10 astro-ph.CO astro-ph.HE
Sensitivity of the JEM-EUSO telescope to gravity effects in neutrino-induced air showers
我们研究了JEM-EUSO在具有单一额外维度和小曲率度量的Randall-Sundrum（RS）模型的背景下对重力效应的敏感性。正则化Kaluza-Klein引力子在$t$通道中的交换对超高能中微子与核子的非弹性散射截面有贡献。这种效应可以在宇宙中微子与大气核子相互作用引起的深穿透准水平空气簇射中检测到。出于这个原因，我们计算的准水平的空气阵雨在JEM-EUSO天文台的RS模型的两个参数的函数的预期数量。
2015-11-23 astro-ph.HE hep-ph
Glowbug, a Low-Cost, High-Sensitivity Gamma-Ray Burst Telescope
我们描述Glowbug，伽玛射线望远镜的爆发和其他瞬变在30千电子伏至2兆电子伏波段。它最近被美国宇航局天体物理学研究和分析计划选中资助，预计将于2020年代初发射。在概念上类似于费米伽马暴监测器（GBM），具有类似的灵敏度，Glowbug将加入并增强未来的暴望远镜网络，以增加对来自双中子星（BNS）合并的短伽马射线暴（SGRB）的天空覆盖，包括可能来自NS-黑洞合并的SGRB。随着最近发现SGRB与引力波瞬变GW 170817重合，我们知道这样的事件发生的频率是合理的。扩大伽马射线的天空覆盖范围至关重要，因为随着升级后的地面干涉仪的灵敏度在今后几年中的提高，预计将探测到更多的引力波。
2020-09-24 astro-ph.HE astro-ph.IM
Improved Bounds on Lorentz Symmetry Violation From High-Energy Astrophysical Sources
对天体物理源中超相对论性电子的同步辐射和逆康普顿辐射的观测，可以揭示这些电子的能量-动量关系的许多信息。因此，它们可以用来限制电子扇区中洛伦兹破坏的可能性。最近的$γ$射线望远镜数据允许洛伦兹破坏电子$c^{νμ}$参数被约束得非常好，所以所有的界限都在$7\times 10^{-16}$或更好的水平。
2021-04-09 astro-ph.HE hep-ph
Sensitivity of the Cherenkov Telescope Array to emission from the gamma-ray counterparts of neutrino events
我们调查的VHE γ射线对应的中微子天体物理源内的机会（NToo）计划的CTA使用的人口模拟的FIRESONG软件类似于扩散天体物理中微子通量测量冰立方的中微子目标检测的可能性。我们推导了不同天顶角和地磁场配置的探测概率。CTA-North和CTA-South之间的平均地磁场源的可探测性差异不大。我们研究了更高的夜空背景和初步CTA Alpha布局对检测概率的影响。
2021-08-11 astro-ph.CO astro-ph.HE
Effect of the uncertainty in the hadronic interaction models on the estimation of the sensitivity of the Cherenkov Telescope Array
成像大气切伦科夫望远镜（IACTs）是能量超过数十GeV的宇宙伽马射线的地面间接探测器。IACT中γ射线观测的主要背景是宇宙射线带电粒子。拒绝这些背景的能力是决定IACT系统的伽马射线灵敏度的最重要因素。蒙特卡罗模拟用于估计剩余的背景率和灵敏度的系统在设计和施工阶段。在模拟宇宙射线与空气中原子核的高能强子相互作用时，不确定性传播到剩余本底率的估计中，随后传播到估计的仪器灵敏度中。我们调查的影响，在目前的强子相互作用模型的差异估计的γ射线灵敏度的切伦科夫望远镜阵列使用四个相互作用模型（QGSJET-II-03，QGSJET-II-04，EPOS-LHC，和SIBYLL2.3c）实现的空气淋浴模拟工具CORSIKA。在模型之间观察到QGSJET-II-03的背景速率变化高达2倍，主要是由于$π^0$生产谱的差异。这些导致在1 - 30 TeV区域中估计的伽马射线灵敏度的差异约为30%，假设对伽马射线点状源进行50小时的观测。所给出的结果也表明，IACTs在强子相互作用模型的验证中具有显著的能力。
2021-05-12 astro-ph.HE astro-ph.IM
The Cherenkov Telescope Array On-Site integral sensitivity: observing the Crab
切伦科夫望远镜阵列（CTA）是未来在甚高能（VHE）领域的大型天文台。它的工作能量在20 GeV到300 TeV之间，将由数十个成像空气切伦科夫望远镜（IACT）组成，分布在南半球和北半球几平方公里的大面积上。CTA/DATA On-Site Analysis（OSA）是一个专门开发专用管道和算法的系统，用于CTA现场重建、数据质量监测、科学监测和观测期间的实时科学警报。OSA积分灵敏度计算在这里的最研究的源在伽马射线，蟹状星云，为一组曝光范围从1000秒到50小时，使用完整的CTA南方阵列。选择蟹状星云作为OSA积分灵敏度的第一个例子的原因有两个：（i）这个源的特点是具有覆盖整个CTA能量范围的宽光谱;（ii）在撰写本文时，它代表VHE中的标准烛光，并且它经常被用作IACT灵敏度的单位。评估了不同蟹状星云发射模型对CTA积分灵敏度的影响，以强调在OSA用例评估中需要CTA科学目标的代表性光谱。使用最完整的模型作为输入的OSA积分灵敏度，我们得到一个显着的检测蟹状星云（约10%的流量），即使是1000秒的曝光，能量阈值小于10 TeV。
2016-08-17 astro-ph.HE astro-ph.IM
Flavor Transition Mechanisms of Propagating Astrophysical Neutrinos -A Model Independent Parametrization
未来中微子望远镜的重要目标之一是识别天体物理中微子的味道，从而确定味道比。在地球上观测到的天体物理中微子的味比取决于源的初始味比和这些中微子在传播过程中发生的味转变。我们提出了一个模型独立的参数化描述上述风味过渡。几个口味过渡模型来测试我们的参数化。通过我们的参数化的味道转换机制的观测测试进行了讨论。
2010-11-27 astro-ph.HE hep-ph
Sensitivity of the Cherenkov Telescope Array to the detection of a dark matter signal in comparison to direct detection and collider experiments
对$\sim50$ GeV以上的暗物质（DM）湮灭产生的潜在$γ$射线信号敏感的成像大气切伦科夫望远镜（IACT）将很快被切伦科夫望远镜阵列（CTA）所取代。CTA的点源灵敏度将比目前运行的IACT好一个数量级，并将覆盖20 GeV至300 TeV的广泛能量范围。使用有效场论和简化模型来计算DM湮灭产生的$γ$射线谱，我们比较了约束这种模型的前景与CTA观测银河系中心与当前和不久的将来测量在大型强子对撞机（LHC）和直接探测实验。对于通过矢量或赝标量耦合的DM湮灭，CTA观测将能够探测LHC无法达到的DM模型，并且，如果DM通过赝标量粒子与标准费米子耦合，则超出当前直接探测实验的限制。
2017-09-21 astro-ph.HE hep-ph
Monte Carlo Studies of medium-size telescope designs for the Cherenkov Telescope Array
我们目前的研究优化下一代地基成像大气切伦科夫望远镜（IACT）。结果集中在CTA的中型望远镜（MSTs）上，检测能量范围从几百GeV到几十TeV的非常高能量的伽马射线。我们描述了一种新颖的，灵活的探测器蒙特卡罗软件包，FAST（快速模拟成像空气切伦科夫望远镜），我们用来模拟不同的阵列和望远镜的设计。模拟是有点简化，以允许有效的探索在一个大的望远镜设计参数空间。我们调查了广泛的望远镜性能参数，包括光学分辨率，相机像素大小，和光收集面积。为了确保在最大灵敏度下对阵列进行比较，我们使用该领域使用的最灵敏技术来分析模拟，例如极大似然模板重建和用于背景抑制的增强决策树。选择望远镜的设计参数代表建议戴维斯-棉花（DC）和施瓦茨柴尔德-库德（SC）MST设计，我们比较的阵列的性能，通过检查伽马射线角分辨率和差分点源灵敏度。我们进一步研究了在各种条件下的阵列性能，确定了望远镜数量，望远镜分离，夜空背景和地磁场的影响。我们发现一个30-40%的改进，在所有能量的伽马射线角分辨率比较阵列与相同数量的SC和DC望远镜，显着提高点源的灵敏度在MST的能量范围。我们将点源灵敏度的增加归因于SC望远镜设计的改进的光学点扩散函数和更小的像素尺寸。
2015-06-24 astro-ph.HE astro-ph.IM
Monte Carlo comparison of mid-size telescope designs for the Cherenkov Telescope Array
切伦科夫望远镜阵列（Cherenkov Telescope Array，CTA）是一个未来的甚高能伽马射线天文台。CTA将由小型、中型和大型望远镜组成，覆盖能量范围从几十GeV到几百TeV，灵敏度将超过现有望远镜一个数量级。我们研究的目的是找到中型望远镜（MSTs）的最佳设计，这将决定在几百GeV到大约10 TeV的关键能量范围内的灵敏度。为了研究望远镜设计参数对阵列性能的影响，我们模拟了61个MST阵列，间距为120米，各种望远镜配置。我们调查的主要望远镜的特性，包括光学分辨率，像素大小，和光收集面积的总阵列性能的影响，特别强调望远镜配置的成像性能类似于建议的戴维斯-棉花（DC）和施瓦茨希尔德-库德（SC）MST设计。我们比较这些望远镜设计的性能，特别是实现伽马射线角分辨率和差分点源灵敏度。
2012-11-14 astro-ph.HE astro-ph.IM
The Cherenkov Telescope Array sensitivity to the transient sky
切伦科夫望远镜阵列（CTA）将能够对瞬变极高能天空进行前所未有的观测。在线科学警报生成管道（SAG）具有所需的30秒延迟，将允许发现或跟踪活动星系核、星系致密物体和引力波或中微子信使的电磁对应物的伽马射线暴和耀斑发射。CTA对极短曝光的灵敏度不仅取决于阵列的技术性能（例如有效面积、背景辨别效率）。评估检测的重要性的算法还定义了灵敏度，以及它们的计算效率，以满足SAG延迟要求。我们探讨了孔径光度学和似然分析技术，以及相关的参数（例如，在源到离源曝光比，所需的信号事件的最小数量），定义了CTA在短曝光时检测显著信号的能力。所得到的CTA差分通量灵敏度作为观测时间的函数，使用最新的蒙特卡罗模拟获得的，比较费米-LAT和电流产生IACT的灵敏度在重叠的能量范围内获得。
2019-07-18 astro-ph.HE astro-ph.IM
A study of Neural networks point source extraction on simulated Fermi/LAT Telescope images
Moscow Institute of Physics and Technology（莫斯科物理技术学院）；National Research University Higher School of Economics（国家研究型高等经济大学）；Universität Tübingen（图宾根大学）；Ecole Polytechnique（巴黎综合理工学院）
GeV波段的天体物理图像很难分析，因为背景和前景天体物理漫发射的贡献很大，现代天基仪器的点扩散函数相对较宽。在某些情况下，甚至在图像上找到点源也成为一项重要的任务。我们提出了一种点源提取的方法，使用卷积神经网络（CNN）训练我们自己的人工数据集，模仿从费米大面积望远镜的图像。这些图像是10 x10度的原始光子计数图，覆盖能量从1到10 GeV。我们比较了不同的CNN架构，这些架构证明准确性提高了约15%，并且相对于类似的最先进模型，将推理时间减少了至少4倍的准确性提高。
2020-07-08 astro-ph.HE cs.CV
PLE$ν$M: A global and distributed monitoring system of high-energy astrophysical neutrinos
由IceCube发现的高能天体物理中微子现在经常被观测到，尽管由于它们的低通量而速率很低。因此，关于高能中微子天体物理学和粒子物理学的公开问题仍然受到统计数据的限制，或者在最坏的情况下没有答案。幸运的是，这种情况很快就会得到改善：在未来几年内，目前正在规划和建设的一批新的中微子望远镜将上线。这是自然的，结合他们收集的观测能力：我们提出了行星中微子监测系统（PLE $ν$ M），一个全球高能中微子观测库的概念，为了最终给出明确的答案，开放的问题。PLE $ν$ M将通过结合分布在世界各地的当前和未来中微子望远镜-- IceCube、IceCube-Gen 2、Baikal-GVD、KM 3 NeT和P-ONE的曝光量，达到目前可用曝光量的四倍。根据衰变率和光谱指数，PLE $ν$ M将提高对天体物理中微子的灵敏度达两个数量级。我们提出的第一个估计PLE $ν$ M发现银河系和河外的天体物理中微子源的能力，并以前所未有的细节表征高能量中微子的扩散通量。
2021-07-27 astro-ph.HE astro-ph.IM
Monte Carlo comparison of medium-size telescope designs for the Cherenkov Telescope Array
切伦科夫望远镜阵列（Cherenkov Telescope Array，CTA）是一个未来的甚高能伽马射线天文台。CTA将由小型、中型和大型望远镜组成，覆盖能量范围从几十GeV到几百TeV，灵敏度将超过现有望远镜一个数量级。我们研究的目的是找到中型望远镜（MSTs）的最佳设计，这将决定在几百GeV到大约10 TeV的关键能量范围内的灵敏度。为了研究望远镜设计参数对阵列性能的影响，我们模拟了61个MST阵列，间距为120米，各种望远镜配置。我们调查的主要望远镜的特性，包括光学分辨率，像素大小，和光收集面积的总阵列性能的影响，特别强调望远镜配置的成像性能类似于建议戴维斯-棉花（DC）和施瓦茨希尔德-库德（SC）MST设计。我们比较这些望远镜设计的性能，特别是实现伽马射线角分辨率和差分点源灵敏度。最后，我们研究了不同阵列大小的性能，以证明财政限制对望远镜数量的影响。
2013-07-22 astro-ph.HE astro-ph.IM
Source detection using a 3D sparse representation: application to the Fermi gamma-ray space telescope
多尺度方差稳定变换（MSVST）最近被提出用于泊松数据去噪。这个过程，这是非参数的，是基于阈值小波系数。我们在本文中提出了一个扩展的MSVST到3D数据（实际上是2D-1D数据）时，第三个维度是不是一个空间维度，但波长，能量，或时间。我们表明，MSVST可用于检测和表征高能伽马射线的天体物理源，使用逼真的模拟观测与大面积望远镜（LAT）。LAT于2008年6月发射，用于费米伽马射线太空望远镜任务。相对于传统的似然模型拟合，MSVST算法是非常快的，并且允许跨时间维度的有效检测和光谱特性的即时估计。伽马射线的天体物理源，特别是活跃的星系，通常是相当可变的，我们目前的工作可能会导致一个可靠的方法来快速表征新探测到的源的耀斑特性。
2009-04-21 astro-ph.HE astro-ph.IM
Solar WIMPs Unraveled: Experiments, astrophysical uncertainties, and interactive Tools
在太阳中捕获的自湮灭暗物质中没有中微子通量，这严格限制了一些主要粒子暗物质的情况。需要考虑天体物理学不确定性对太阳中暗物质捕获过程的影响，因此也需要考虑中微子望远镜的限制。在这篇综述中，我们探讨了太阳WIMP搜索的相关不确定性，总结了领先的实验结果，并对即将到来的搜索和未来的实验进行了展望。我们已经创建了一个交互式绘图工具，允许用户查看当前的限制和不断变化的天体物理条件下的主要实验的预计灵敏度。
2015-09-28 astro-ph.HE hep-ph
Energy Reconstruction in Analysis of Cherenkov Telescopes Images in TAIGA Experiment Using Deep Learning Methods
Irkutsk State University（伊尔库茨克国立大学）；Lomonosov Moscow State University（罗蒙诺索夫莫斯科国立大学）
TAIGA天体物理学综合设施的成像大气切伦科夫望远镜（IACT）可以观测高能伽马辐射，有助于研究许多天体物理学物体和过程。TAIGA-IACT使我们能够从总的宇宙辐射通量中选择伽马量子，并恢复其主要参数，如能量和到达方向。处理结果图像的传统方法是图像参数化-所谓的Hillas参数方法。目前，机器学习方法，特别是深度学习方法已被积极用于IACT图像处理。本文介绍了通过几种深度学习方法对单个望远镜（单模）和多个IACT望远镜（立体模式）的模拟Monte Carlo图像进行分析。利用几种类型的神经网络对能量重建质量进行了估计，并对它们的能谱进行了分析。使用开发的方法所获得的结果也进行了比较，通过传统的方法的基础上的Hillas参数所获得的结果。
2022-11-16 astro-ph.HE astro-ph.IM cs.LG
Dark matter search with the ANTARES neutrino telescope
ANTARES中微子望远镜于2008年完成，安装了第十二条线。它的科学范围非常广泛，但两个主要目标是观测天体物理源和间接探测暗物质。后者是可能的，通过在WIMP湮灭后产生的中微子，这些中微子将在太阳，地球或银河系中心等来源中积累。超对称模型中出现的中性伴子是最受欢迎的WIMP候选者之一。出现在宇宙额外维度模型中的KK粒子是另一种。虽然在大多数模型中，这些湮灭不会直接产生中微子，但它们预计来自次级粒子的衰变。相对于其他间接搜索（如伽马射线或宇宙射线），中微子望远镜的一个重要优势是潜在信号（例如来自太阳的信号）将非常清晰，因为没有其他天体物理学解释可以模仿它（如PAMELA看到的正电子过剩的情况）。此外，银河系中心是ANTARES可以到达的，因为它位于北半球。在这次演讲中，我将介绍ANTARES望远镜对暗物质的研究结果，其中包括中性伴子和KK粒子。
2012-04-23 astro-ph.HE hep-ex
Bayesian WIMP detection with the Cherenkov Telescope Array
在过去的几十年中，贝叶斯方法在天文学和物理学中越来越受欢迎，因为随机采样器可以有效地调查高维似然曲面。在这项工作中，我们开发了一个分层贝叶斯推断框架来检测存在的暗物质湮灭事件的数据从切伦科夫望远镜阵列（CTA）。宇宙射线加权的基础上测量的天空位置$\hatΩ_m$和能量$E_m$，以获得后验分布的暗物质的速度平均截面$\langleσv\rangle$。暗物质信号模型和天体物理背景模型作为$(\hatΩ_m, E_m)$的先验分布。这些先验分布的形状可以基于第一原理模型来固定;或者可以采用灵活的先验来包括理论上的不确定性，例如，在暗物质湮灭光谱或天空位置的天体物理分布中。我们证明了这种形式主义的效用，使用模拟数据的贡献从标量单重暗物质模型。根据我们的方法的灵敏度是可比的CTA灵敏度的先前估计。
2022-03-08 astro-ph.HE hep-ph
Sensitivity of Baikal-GVD neutrino telescope to neutrino emission toward the center of Galactic dark matter halo
本文分析了银河系中心暗物质湮灭或衰变产生的中微子信号的灵敏度。预期的界限上的暗物质湮灭截面和它的寿命被发现几个湮灭/衰变通道。
2014-12-11 astro-ph.HE hep-ph
Optimized analysis method for indirect dark matter searches with Imaging Air Cherenkov Telescopes
我们提出了一个专门的分析方法，间接暗物质搜索成像空气切伦科夫望远镜。通过使用全似然分析，我们充分利用了暗物质起源的伽马射线谱中预期的独特特征，相对于标准分析链实现了更好的灵敏度。我们描述的方法和表征其一般性能。我们还比较了它的灵敏度与目前的标准，几个暗物质湮灭模型，获得的增益高达10倍的顺序。我们计算改进的限制，可以达到使用这种新的方法，作为一个例子，现有的几个基准模型的估计，以及最近的结果从VERITAS观测矮球状星系Segue 1。此外，我们估计切伦科夫望远镜的单色线信号的灵敏度。对MAGIC和CTA可以实现的改进进行了预测。最后，我们讨论了如何将这种方法应用于一个全球性的，灵敏度优化的间接暗物质搜索，结合了当代所有切伦科夫天文台的结果。
2012-09-25 astro-ph.HE astro-ph.IM
Sensitivity of the Cherenkov Telescope Array to the detection of axion-like particles at high gamma-ray opacities
粒子的标准模型的扩展通常预测轴子（类）粒子（ALP）的存在，可以通过它们与外部磁场中的光子耦合来检测。这种耦合可能导致来自河外源的$γ$射线光谱的修改。在一定能量以上，由于与背景辐射场的光子相互作用，$γ$射线通量应呈指数衰减。另一方面，ALP在宇宙学距离上不受阻碍地传播，并且重新转换为$γ$射线可能导致光谱中的额外成分。在这里，我们提出的建议切伦科夫望远镜阵列（CTA）检测这种光谱硬化的灵敏度。使用CTA的全仪器响应函数，四个$γ$射线源的组合似然分析表明，耦合$g_{aγ} \gtrsim 2\times10^{-11}\,\mathrm{GeV}^{-1}$和ALP质量$m_a \lesssim 100\,\mathrm{neV}$的ALP信号的显著检测是可能的。我们讨论了这些值对不同模型假设和磁场情况的依赖性，并确定了最佳的观测策略，以寻找ALP诱导的$γ$射线通量的增加。
2014-12-10 astro-ph.HE hep-ph
Estimate of the Fermi Large Area Telescope sensitivity to gamma-ray polarization
虽然不是主要设计为偏振计，但\textit{Fermi} -大面积望远镜（LAT）有可能从一些最明亮的伽马射线源探测高度线性偏振。为了在事件几何结构的重建中实现所需的精度，必须使用在LAT跟踪器的硅检测器层中转换的低能量（$\leq200$ MeV）事件。我们目前正在进行的努力在LAT合作测量伽马射线偏振的初步结果。我们讨论了影响这种测量的统计和系统的不确定性。我们发现，经过10年的观测，对于最亮的伽马射线源，如船帆座和蟹状星云以及耀变体3C 454.3，$5σ$最小可探测偏振（MDP）为$\approx30-50\%$。为了估计系统的不确定性，我们堆叠明亮的活动星系核，并使用这个堆栈作为一个测试源。LAT偏振敏感性估计比较数据的预期非偏振发射的堆栈的模拟。我们测量对应于$\approx37\%$的偏振度的5 $σ$灵敏度极限。这与纯统计估计一致，表明与统计误差相比，系统误差可能很小。
2016-10-21 astro-ph.HE astro-ph.IM
Atmospheric Cherenkov Telescopes as a Potential Veto Array for Neutrino Astronomy
冰立方中微子天文台揭示了高能天体物理中微子源的存在。然而，由于天体物理学中微子很难从大气中宇宙射线诱导的粒子级联产生的大气中微子背景中分离出来，因此对中微子来源的识别具有挑战性。有效地探测与探测到的中微子同时发生的空气簇射，可以大大减少这些背景，提高中微子望远镜的灵敏度。成像空气切伦科夫望远镜（IACTs）对50 GeV到50 TeV范围内的伽马射线（和宇宙射线）引起的空气簇射敏感，因此可以用作中微子观测站的背景标识符。本文介绍了一个小规模，宽视场，成本效益的IACT阵列作为中微子天文学的空气簇射否决权的可行性。一个由250到750个望远镜组成的表面阵列将显著提高像IceCube这样的立方望远镜规模探测器的性能，而成本只有原始投资的百分之几。阵列中望远镜的数量可以根据天文学和几何学的考虑进行优化。
2020-01-08 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Studying Magnetic Fields using Low-frequency Pulsar Observations
在下一代射电望远镜的帮助下，对脉冲星的低频偏振观测提供了对天体物理等离子体的强大探测，这些天体物理等离子体在磁场强度和尺度上跨越了许多数量级：从脉冲星磁层到包括ISM和电离层在内的磁离子等离子体。具有太高斯场强的脉冲星磁层可以通过其在多个频率上的众多发射现象来探索，其背后的机制仍然难以捉摸。精确的色散和法拉第旋转测量对大量的恒星探测银河系磁场的三维大尺度（最终是小尺度）结构，它在许多天体物理过程中发挥作用，但还没有得到很好的理解，特别是对星系晕。我们描述了一些结果和正在进行的工作，从低频阵列（LOFAR）和默奇森宽场阵列（MWA）射电望远镜在这些领域。这些望远镜和其他探路者望远镜和前体望远镜为低频科学注入了新的活力，并朝着平方公里阵列（SKA）的方向发展，这将在未来50年内在天体物理磁场研究方面取得重大进展。
2017-12-18 astro-ph.HE astro-ph.IM
POEMMA's Target of Opportunity Sensitivity to Cosmic Neutrino Transient Sources
我们研究了极端多信使天体物理探测器（POEMMA）在执行机会目标（ToO）中微子观测方面的能力。POEMMA将通过切伦科夫辐射从它们向上移动的广泛的空气簇射中探测τ中微子。POEMMA将能够快速转向（$90^{\circ}$在500秒内）天体物理源的方向，这与其轨道速度相结合，将为它提供无与伦比的跟踪瞬态警报的能力。我们计算POEMMA的瞬态灵敏度为两个观测模式，其两颗卫星（ToO-立体和ToO-双），并调查中微子灵敏度在整个天空中所产生的POEMMA的轨道的变化。我们探讨不同的情况下，长（$\sim 10^{6}$）和短（$\sim 10^3$）的爆发，占入侵从太阳和月球在长时间的情况。对于长时间的爆发，POEMMA将提高300 PeV以上的平均中微子灵敏度，相对于现有的实验（例如，IceCube，ANTARES和Pierre Auger），从几种类型的长持续时间天体物理瞬变（例如，双星中子星合并和潮汐破裂事件）。对于最佳情况下的短脉冲串，POEMMA将提高现有实验的灵敏度，至少在100 PeV以上的数量级。POEMMA的轨道和快速回转将提供进入整个天空的机会，包括地面实验无法进入的区域。最后，我们讨论了在附近宇宙中的候选天体物理中微子源探测中微子的前景。我们的研究结果表明，POEMMA在超高能量和独特的全天空覆盖下提高了中微子灵敏度，将成为扩大多信使网络的重要组成部分。
2020-10-03 astro-ph.HE hep-ph
Measuring neutrino mixing above 1 TeV with astrophysical neutrinos
Niels Bohr International Academy, Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔国际学院、尼尔斯·玻尔研究所）；Queen’s University（女王大学）；Arthur B. McDonald Canadian Astroparticle Physics Research Institute（阿瑟·B·麦克唐纳加拿大高能天体物理研究所）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（理论物理前沿研究所）；Simon Fraser University（西蒙菲莎大学）；Universitat de València-CSIC（瓦伦西亚大学-西班牙国家科学研究委员会）
利用TeV-PeV天体物理中微子的风味组成，首次探索1 TeV以上中微子混合参数的测量潜力，并量化了超出标准模型的效应检测能力。
2026-02-15 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
