Intermediate mass and heavy Galactic cosmic-ray nuclei: the case of new AMS-02 measurements
AMS-02实验最近对中等质量核和铁核的光谱进行了测量，为我们提供了迄今为止最完整的宇宙射线通量数据集，并使我们能够对这些粒子在银河系中传输的标准模型进行最细致的测试。我们表明，来自较轻的初级和次级元素的宇宙辐射的参数也导致较重的核的数据的一个很好的描述，没有必要调用不同的注入光谱，这样的核，提供了整个链的碎片是适当的占。这一发现的唯一例外是铁核，其在刚性$\lesssim 100$ GV处显示出非常不寻常的趋势。这一趋势反映在Fe/O比率上，该比率与宇宙射线传输的标准模型的结果不一致，并且与HEAO、ACE-CRIS和Voyager在较低能量下收集的数据相矛盾。我们推测这些发现的可能来源。
2021-06-09 astro-ph.HE
Anisotropies of ultra-high energy cosmic ray nuclei diffusing from extragalactic sources
我们得到了从河外源附近扩散的超高能宇宙线核到达方向的偶极各向异性。我们考虑混合成分的情况下，不同的宇宙射线核被加速到相同的最大刚度，使$E<ZE_\text{max}^p$，与$Z$的原子序数和$E_\text{max}^p$的最大质子能量。我们采用了$E_\text{max}^p\simeq 6$ EeV，以便考虑踝关节上方越来越重的成分。通过蒙特卡罗模拟，我们得到了宇宙线在河外湍流场中的各向异性，以及光衰变和其他能量损失的影响。在能量为$\sim 10$ ~EeV的情况下，对于源密度和磁场的合理值，预测了5 ~ 10%的偶极各向异性。
2015-07-23 astro-ph.HE
Revisiting Spatial-Dependent Propagation Model with Latest Observations of Cosmic Ray Nuclei
最近AMS-02合作发表了他们对轻宇宙射线核的测量结果，包括锂，铍，硼，碳和氧。所有这些都显示出在$\sim$ 200 GV以上的显著过量，与质子和氦一致。特别是，次级宇宙射线甚至比断裂上方的初级成分更坚硬。对上述异常现象的一种可行解释是空间相关的扩散过程。该模型已成功地应用于多种观测现象，如初级宇宙线核、弥散γ射线和各向异性等。在这项工作中，我们调查的空间依赖的传播模型，根据新的观测数据。我们发现，该模型能够解释次级光谱和初级光谱的上升现象。所有的谱都能很好地再现，计算的比值也与观测值符合得很好。
2018-02-10 astro-ph.HE
Secondary cosmic ray nuclei in the light of the Single Source Model
通过AMS-02仪器最近对各种宇宙射线能谱的精确测量，正在积累宇宙射线局部“单一源”的证据。除了对单个宇宙射线核、电子、正电子和反质子的观测外，现在还必须高精度地测定硼碳比和锂的能谱，直至2000 GV。我们的分析使我们声称，与某些假设在银河系中的传播，结果证实了我们的论点，关于存在一个本地的单一来源，也许，超新星遗迹（SNR）。试图确定一些属性的SNR和它的祖星。
2016-05-04 astro-ph.HE
Cosmic-ray database update: ultra-high energy, ultra-heavy, and anti-nuclei cosmic-ray data (CRDB v4.0)
我们提出了一个更新的CRDB（https：//lpsc.in2p3.fr/crdb），宇宙射线数据库的带电物种。CRDB基于MySQL，通过jquery和table-sorter库进行查询和排序，并通过AJAX协议通过PHP网页显示。我们回顾了自第一次发布以来对数据库的结构和输出所做的修改（Maurin等人，2014年）。对于这次更新，最重要的特点是包括超重核（$Z>30$），超高能核（从$10^{15}$到$10^{20}$ eV），以及对反核通量的限制（$Z\leq -1$用于$A>1$）;超过100个实验，350篇出版物和40000个数据点现在在CRDB中可用。我们还重新审视并简化了用户检索数据和提交新数据的方式。如有任何问题和要求，请联系crdb@lpsc.in2p3.fr。
2020-07-22 astro-ph.HE
Secondary Cosmic Ray Nuclei in the Light of the Single Source Model
通过AMS-02仪器最近对各种宇宙射线能谱的精确测量，正在积累宇宙射线局部“单一源”的证据。除了对单个宇宙射线核、电子、正电子和反质子的观测外，现在还必须高精度地测定硼碳比和锂的能谱，直至2000 GV。我们的分析使我们声称，在银河系中传播的某些假设，结果证实了我们的论点，关于存在一个本地的单一来源，也许，超新星遗迹（SNR）。试图确定一些属性的SNR和它的祖星。
2016-11-11 astro-ph.HE
Ultra-high energy cosmic ray correlations with Active Galactic Nuclei in the world dataset
Pierre Auger合作组最近提出了最高能量宇宙射线的到达方向与活动星系核（AGN）子集相关的假说。我们使用雅库茨克、AGASA和HiRes实验收集的公开事件集对活动星系核假说进行了盲检验。程序的一致性要求事件能量朝向共同能量标度归一化。所得数据集中相关事件的数量为21个中的3个，这与预期的随机背景一致。
2012-05-14 astro-ph.HE
Cosmic Rays, Gamma-Rays, and Neutrinos in the Starburst Nuclei of Arp 220
Arp 220是最近的超亮红外星暴星系，其核心为研究极端条件下宇宙射线的相互作用提供了机会。在本文中，我们模拟的宇宙射线的人口产生的超新星在中央分子区的两个星暴核。我们发现，约65 - 100%的宇宙射线被吸收在这些地区，由于其巨大的分子气体含量，因此，Arp 220的核几乎完成质子量能器。当宇宙射线质子与星际介质碰撞时，它们会产生次级电子，这些电子也包含在系统中，并辐射出同步辐射。利用模型和观测到的射电谱能量分布之间的卡方检验结果，我们预测了出射γ射线和高能中微子谱，并发现磁场在毫高斯水平。由于极强的远红外辐射场，伽马射线谱在TeV能量处由于伽马-伽马吸收而显著变陡。
2015-07-27 astro-ph.HE
Iron Nuclei with Energy of 10^19 eV in Extragalactic Cosmic Rays Near Earth
Lebedev Physical Institute, Russian Academy of Sciences（列别捷夫物理研究所，俄罗斯科学院）
本文研究能量为10^19 eV的河外宇宙射线中铁核的比例，发现即使源红移达0.2，未碎裂到达地球的铁核占比仍约10%，表明远距离源贡献显著。
2026-09-15 astro-ph.HE
Fluxes and spectral indices of rare and abundant cosmic ray nuclei according to the NUCLEON space experiment
本文根据NUCLEON空间实验数据，研究了宇宙线核谱与核电荷的关系。首先，我们研究了丰度核磁刚性谱的谱指数与电荷的关系。其次，对电荷区$Z=9\div20$，研究了稀有奇核和丰度偶核的总能谱的差异。利用GALPROP软件包，求解了从源（近超新星）到观测者的CR传播的逆问题，重建了源中的逐分量光谱，并表明源中的光谱指数存在系统的变化。这种变化可以解释为超新星残余激波加速阶段宇宙射线的不完全电离。计算了$Z=9\div20$电荷范围内低丰度奇核和丰度偶核的磁刚性谱之比，表明在300- 10000 ~GV的刚性范围内，奇稀有核的磁刚性谱比丰度偶核的磁刚性谱硬。
2023-03-29 astro-ph.HE
Cosmic-ray electron injection from the ionization of nuclei
我们表明，从重离子电离中喷射出的次级电子可以被注入到超新星遗迹冲击中发生的加速过程中。这种电子注入机制的工作原理是，当离子已经以相对论速度移动时，离子在加速过程中被电离，就像射出的电子一样。利用在地球上测量到的宇宙射线中重核的丰度，我们估计源处的电子/质子比约为10^-4，这足以解释在年轻的超新星中观测到的非热同步辐射。我们还表明，电离过程可以限制重离子可以达到的最大能量。
2009-08-21 astro-ph.HE
Different spectra of cosmic ray H, He and heavier nuclei escaping compact star clusters
本文研究致密星团终止激波处的宇宙射线核子加速，发现激波下游的质子能量损失与核子碎裂反应导致逃逸的He核能谱比氢更硬，解释了差异性硬化现象，并指出重核因严重碎裂难以对地球宇宙射线有可观贡献。
2024-07-24 astro-ph.HE
Magnetic diffusion and interaction effects on Ultrahigh Energy Cosmic Rays: protons and nuclei
到达地球的超高能宇宙射线的通量受到与宇宙辐射背景以及沿其轨迹存在的磁场的相互作用的影响。我们结合SimProp宇宙射线传播代码与一个例程，允许帐户的平均影响的湍流磁场上的粒子的传播方向。我们用这种方法计算了由于磁视界效应而对原始核和由原始核的光致衰变而产生的次级核的谱的修正。我们还提供了衰减效应的解析参数化，作为磁场参数和宇宙射线源的密度的函数，这使得有可能获得预期的光谱中存在的磁场从光谱中，将获得在没有磁场。具有有限密度的源的分布的离散性质也影响在最高能量的宇宙射线的光谱，其中通量被抑制，由于与辐射背景的相互作用，并获得这些影响的参数化。
2021-09-07 astro-ph.HE
Origin of hardening in spectra of cosmic ray nuclei at a few hundred GeV using AMS-02 data
许多实验已经证实了几百GV的宇宙线核谱的硬化现象，并提出了3种不同的起源：主源加速、传播和不同源的叠加。本文采用破缺幂律直接拟合了刚度大于45 GV的AMS-02核的能谱。断裂刚度和小于和大于断裂刚度的谱指数差的拟合结果显示了不同核素之间的复杂关系，这不能通过简单的一次源情景或传播情景自然再现。然而，在一个自然和简单的假设下，不同类型的源的叠加可能有可能成功地解释拟合结果。将来，来自单一实验（如DAMPE）的CR核谱将为我们提供机会进行交叉检查并揭示不同类型源的性质。
2021-03-20 astro-ph.HE
Measurements of Heavy Cosmic-Ray Nuclei Spectra with CALET on the ISS
自2015年8月以来，量热电子望远镜（CALET）一直在积累国际空间站上高能宇宙射线的数据。除了对全电子光谱的初步观测外，CALET还测量原子核的光谱、它们的相对丰度和次级与初级的比率，以直接观测到的最高能量区域，以研究它们在星系中的起源和传播的细节。CALET仪器由两层分段塑料量能器组成，用于识别从$Z=1$到40的各个元素，一个3辐射长度厚的钨掺杂光纤成像量能器用于获得补充电荷和跟踪信息，以及一个27辐射长度厚的分段PWO量能器用于测量能量。本文介绍了CALET利用962天的数据进行原子核测量和重核成分初步能谱的能力。
2019-03-31 astro-ph.HE
The energy spectrum of ultraheavy nuclei above 10$^{20}$ eV
10 $^{19}$ eV以上的宇宙辐射能谱的一个主要特征是重核相对于轻核的比例增加。这一事实，以及其他简单的假设，采用计算的宇宙辐射的能量谱高达2.4 $\times$ 10 $^{21}$ eV。预测的光谱保持在较低能量下观察到的指数2.67，这是银河系中加速宇宙射线的物理机制的基本、已知、经验性的良好评估特征。实际上，在10 $^{19}$ eV以上，核的注入被某些滤波器抑制，并且这种抑制导致能谱的阶梯轮廓。有人认为，粒子注入失败与能量开始与质子，其次是氦，然后由其他较重的核铀。在7.5 $\times$ 10 $^{20}$左右，宇宙辐射仅由比铜重的原子核组成，估计强度为1.8 $\times$ 10 $^{-30}$粒子/GeV s sr m $^2$。
2017-07-08 astro-ph.HE
Origin of $^{60}$Fe nuclei in cosmic rays: the contribution of local OB associations
本研究结合恒星种群合成、宇宙线加速与传输模型，分析太阳系周边25个OB星协，发现宇宙线中$^{60}$Fe核最可能源自Sco-Cen OB星协的年轻超新星，同时估算本地OB星协对稳定$^{56}$Fe宇宙线密度的贡献约20%。
2024-01-31 astro-ph.HE
On the overflowing of cosmic rays from galaxies and the expansion of cosmic matter
宇宙辐射的粒子，电子和原子核，主要传输正电荷。这些极高能量的粒子中有一小部分在有利的条件下从星系中溢出。带正电荷的宇宙核溢出到星系际空间，揭示了母星系中等量的负电荷。负电荷主要由静态电子存储。在足够的粒子传播之后，由于巨大的距离，位于星系中的负电荷和溢出的宇宙核的正电荷都不能被中和。从几个方面证明了星系团在适当的时间间隔后所保留的总电荷在星系团之间产生了排斥引力的排斥力。经过数十亿年的静电排斥，外围的星系团达到相对论速度，它们之间的距离也相应增加。有几个事实表明，一个世纪以来光学观测所确定的宇宙膨胀，是由从星系团溢出的带正电的宇宙核的静电排斥引起的。
2021-09-09 astro-ph.HE
HAWC measurements of the energy spectra of cosmic ray protons, helium and heavy nuclei in the TeV range
目前对$10$ TeV - $1$ PeV区间内宇宙射线元素质量群的相对丰度和能谱的了解还不确定。这种情况阻碍了进行精确的测试，而这些测试可能导致区分关于TeV宇宙射线在星系中的起源和传播的现有假设。为了更好地了解这些粒子的质量组成，我们利用强子诱导的空气簇射的HAWC数据，用$Z > 2$确定了质子、氦和重核三种质量群的宇宙射线谱。利用Gold展开技术，对到达天顶角小于45 °的事件的能量进行了估算，得到了侧向簇射年龄的二维分布。该研究是基于使用QGSJET-II-04模型的模拟进行的。初级宇宙射线能量从$10$ TeV到$251$ TeV的结果。它们揭示了上述宇宙线谱在上述初级能量范围内表现出精细结构。
2021-08-06 astro-ph.HE
Active Galactic Nuclei as potential Sources of Ultra-High Energy Cosmic Rays
活动星系核（AGN）及其相对论喷流是最有希望的超高能宇宙线（UHECR）加速器。这个紧凑的审查总结了基本的实验结果，最近的仪器，并讨论了可能的解释和天体物理学的限制源能量。特别注意的是在AGN的UHECR加速的潜在网站和机制，包括间隙型粒子加速接近黑洞，以及一阶费米加速在trans-relativistic冲击和随机剪切粒子加速在大尺度喷流。最后两种机制是我们目前认识的最有希望的机制，而邻近的FR~I型射电星系为UHECR加速提供了合适的环境。
2022-11-22 astro-ph.HE
Ultrahigh energy cosmic ray nuclei from remnants of dead quasars
我们重新研究了高能宇宙射线在附近休眠的类星体中被加速的可能性。我们将我们的研究具体到重核，以适应皮埃尔俄歇合作最近报道的光谱和核组成。粒子加速是由布兰德福德-兹纳杰克机制驱动的，该机制将休眠的旋转黑洞连接成法拉第单极发电机。我们表明，能量损失占主导地位的光核相互作用的环境光子场。我们认为，过去类星体活动的局部暗化石可以根据源参数（中央引擎的质量和加速器周围的光子背景）如何影响光核相互作用来分类。在这种分类中，有可能区分两种明确的来源：那些在逃离加速区之前原子核完全光致衰变的来源，以及那些以产生负离子为主要能量阻尼机制的来源。我们进一步认为，从光致衰变的核（在注入时具有陡峭的光谱指数）的次级核子可以填充的能量区域以下的“脚踝”的功能在宇宙射线谱，而重和中等质量的核（具有较硬的光谱指数）填充的能量区域以外的“脚踝”，所有的方式到高能量端的频谱。此外，我们还发现了五个来自我们宇宙后院的潜在类星体遗迹与望远镜阵列观察到的热点相关。
2017-04-03 astro-ph.HE
Cosmic Evolution of Stellar-mass Black Hole Merger Rate in Active Galactic Nuclei
双黑洞合并编码信息的环境和天体物理过程，导致他们的形成。测量它们的合并速率对红移的依赖关系，将有助于探索星系的形成和演化以及恒星形成速率的演化。本文计算了活动星系核盘中恒星质量双星合并速率的宇宙演化。我们专注于最近的演变，以红移$z=2$，涵盖了目前的地球引力波天文台的访问范围。在这个尺度上，活动星系核的人口密度是红移依赖的主要贡献者。我们发现活动星系核辅助的合并率并没有随着红移而有意义地演变，这与场双星和其他一些动力学形成的情况不同。
2020-03-19 astro-ph.HE
On the spectrum of stable secondary nuclei in cosmic rays
宇宙射线中次级核和初级核的通量之比，长期以来一直被用作宇宙射线粒子在整个银河系旅行中所经过的克重的指标。基本的想法是，初级粒子在天体物理源中被加速，例如超新星遗迹激波，最终在银河系体积中传播，偶尔与气体相互作用，主要是在银河系的圆盘中，在那里，它们通过spectrometry产生次级核。在足够高的能量下，通常是$\gtrsim 100$ GeV/n，次级核与主初级核的通量之比被发现以$E_{k}^{-δ}$为尺度，其中$E_{k}$是每个核子的能量（自旋反应中的守恒量），$δ$确定扩散系数的能量依赖性。可能首先导致宇宙射线加速的同一冲击波也会在上游拾取任何其他带电粒子，只要它们高于注入的阈值。在星际介质中由中子产生的次级核也不例外，因此它们也会被加速。这种影响是不可避免的，只是其强度可能是有争议的。我们计算光谱的二次元素，如硼和锂，考虑到冲击再加速，并比较我们的预测与最近的观察B/C比和初步测量的硼和锂通量。这两组数据似乎证实了次级核的再加速确实起着重要作用，从而影响了宇宙射线物理学中经常使用的那些标度规则的有效性。
2017-07-03 astro-ph.HE
Ultrahigh Energy Cosmic Ray Nuclei from Extragalactic Pulsars and the effect of their Galactic counterparts
在快速旋转的新生恒星中，高能核的加速可以解释观测到的高能宇宙射线的光谱，以及俄歇天文台报告的能量高于$10^{19}\,$ eV的重核趋势。脉冲星加速意味着由于脉冲星自旋下降导致的硬注入谱（$\sim E^{-1}$）和由于中子星自旋速率的限制导致的最大能量$E_{\rm max} \sim Z \, 10^{19}$ eV。我们以前已经表明，通过年轻的超新星遗迹逃逸软化了光谱，稍微降低了最大能量，并产生次级核。在这里，我们表明，脉冲星的出生周期的分布和传播的影响，在星际和星系间的媒体修改的组合频谱的所有脉冲星。通过假设脉冲星诞生周期的正态分布为中心在300毫秒，我们表明，河外脉冲星诞生的贡献的高能宇宙射线谱自然会引起非常高的能量宇宙射线（VHECR，之间的$10^{16}$和$10^{18}$ eV）的银河系脉冲星诞生的贡献。所需的注入成分，以适应观察到的光谱取决于绝对能量尺度，这是不确定的，不同的俄歇天文台和望远镜阵列。银河系脉冲星诞生的贡献也可以弥合超新星遗迹中宇宙射线加速预测与脚踝以下观测光谱之间的差距，这取决于逃离超新星遗迹的宇宙射线的成分和银河系中VHECR的扩散行为。
2013-02-18 astro-ph.HE
Possible Sources of Iron Nuclei in Ultra-High-Energy Cosmic Rays
Lebedev Physical Institute, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院列别捷夫物理研究所）
本文假设望远镜阵列记录的超高能粒子为铁核或硅核，通过河外传播计算，分析其可能源的距离约束并讨论候选源。
2026-09-09 astro-ph.HE
Energy spectra of primary and secondary cosmic-ray nuclei measured with TRACER
TRACER宇宙射线探测器于2003年首次在长时间气球（LDB）上飞行，用于观测从氧（Z = 8）到铁（Z = 26）的主要初级宇宙射线核，现已升级，还可以测量较轻核的能量，包括次要物质硼（Z = 5）。该仪器在2006年的另一次LDB飞行中使用。修改后的探测器系统的属性和性能进行了说明，并从2006年的飞行数据的分析进行了讨论。本文报道了初核碳（Z = 6）、氧和铁在1 GeV amu $^{-1}$~2 TeV amu $^{-1}$范围内的能谱。氧和铁的数据被认为是在良好的协议与以前的跟踪飞行的结果。硼能谱的测量也延伸到TeV amu $^{-1}$区。高于$\sim10$ GeV amu $^{-1}$的原生核（如碳、氧和铁）的相对丰度与能量无关，而硼丰度（即B/C丰度比）如预期的那样随能量而降低。然而，有迹象表明，以前报道的B/C比的$E^{-0.6}$依赖性不继续到最高能量。
2011-08-24 astro-ph.HE
Ultra-high-energy cosmic rays from ultra-fast outflows of active galactic nuclei
本研究利用3D CRPropa模拟探讨活动星系核超快外流作为超高能宇宙射线来源的潜力，发现极端UFO能加速并释放高能粒子，其作用可通过中微子望远镜验证。
2025-05-30 astro-ph.HE
Light Nuclei and Isotope Abundances in Cosmic Rays. Results from AMS-01
对轻宇宙射线核的化学和同位素组成的观测可以用来约束银河系中宇宙射线传输和相互作用的天体物理模型。AMS-01在1998年6月STS-91的10天飞行中观测到近200，000个轻核（Z>2）。利用这些数据，我们测量了轻核Li、Be、B和C在动能为0.35 - 45 GeV/核子范围内的相对丰度。
2012-10-26 astro-ph.HE hep-ex
The fraction of light nuclei in the mass composition of primary cosmic radiation at E0=1-100 PeV
EAS核心记录了对初级宇宙辐射的质量组成敏感的广泛空气簇射的特征。这些特征包括“晕”现象的参数。研究表明，XREC中记录的大部分事件是由质子和He核产生的，这使得可以估计PCR中轻核的比例。在XREC PAMIR实验中获得了分析中的事件，并且在距离EAS轴延伸至约10 cm处以约30微米的分辨率研究了这些事件的性质。在EAS核心的事件的参数的调查允许分析PCR在E0=10 PeV的质量组成，并评估轻核PCR中的分数，这只稍微依赖于EAS通过大气传播的模型。通过对PAMIRXREC中获得的具有晕和多中心晕的γ射线族的分析，发现PCR的p+He组分的分数约为40%。
2020-05-12 astro-ph.HE
Galactic gamma-ray and neutrino emission from interacting cosmic-ray nuclei
我们提出了一个非常高的能量（VHE），超高能（UHE）的伽玛射线和中微子发射的预期在我们的银河系相互作用的宇宙射线的研究，以及比较的最新结果为银河系UHE漫发射。我们证明了适当占的混合宇宙射线成分和伽马射线吸收的重要性。我们采用核相互作用的受伤核子模型，并提供由此产生的γ射线和中微子生产的参数化。核子屏蔽由于集群内的核被证明有一个可测量的影响，对生产的伽马射线，特别是明显接近的混合组成的粒子光谱的休息和截止。宇宙射线谱中"膝"附近成分的变化对扩散中微子和伽马射线发射谱有明显的影响。我们表明，目前和不久的将来探测器可以探测这些差异的关键能量范围从10 TeV到1 PeV，测试宇宙射线光谱的普遍性和整个银河系的组成的范例。
2022-01-28 astro-ph.HE
Ultra-heavy cosmic-ray science--Are r-process nuclei in the cosmic rays produced in supernovae or binary neutron star mergers?
最近在宇宙射线中检测到的60 Fe提供了确凿的证据，证明GCR中存在最近合成的组分（少量MY）（Binns等人，2016）。此外，这些原子核一定是在太阳系附近的超新星中合成和加速的，可能是在距离太阳约100 pc的Sco-Cen OB星协子群中。最近关于r过程核产生的理论工作似乎表明，SNe很难产生太阳系中相对于铁的高原子序数（Z）的r过程元素丰度，包括锕系元素（Th，U，Np，Pu和Cm）。相反，许多人相信最重的r过程核，甚至所有的r过程核，都是在双中子星合并中产生的。由于我们现在知道GCR中至少有一种成分是最近合成和加速的，因此可以通过测量这些超重r过程核的相对丰度来测试SNe和BNSM产生r过程的模型，特别是锕系元素，因为它们具有放射性，并提供时钟，给出从核合成到在地球上检测到的时间间隔。由于BNSM被认为在我们的银河系中比SNe少得多（大约少1000倍），锕系元素的比例，每个都有自己的半衰期，将能够清楚地确定最重的r过程核是在SNe还是在BNSM中合成的。此外，电荷范围从34到82的r过程核可以用来约束BNSM和SNe中的r过程产生模型。因此，GCRs成为BNSM和SNe研究中的多信使组分。
2019-03-28 astro-ph.HE
Studies on cosmic ray nuclei with Voyager, ACE and AMS-02: I. local interstellar spectra and solar modulation
宇宙线粒子在银河系和日球层中的加速和传播相互纠缠，导致银河系宇宙射线（GCR）模型的复杂性和简并性。旅行者1号最近在日光层外对GCR光谱进行的测量首次直接观测到了本地星际环境中的GCR。结合ACE和AMS-02在地球附近获得的高精度数据，我们使用非参数化方法导出了从几MeV/n到TeV/n的氦、锂、铍、硼、碳和氧核的LIS谱。这些激光干涉光谱有助于进一步研究GCR的注入和传输参数。ACE记录的近20年的数据被用来确定太阳周期23和24的太阳调制参数，基于力场近似。我们发现一般协议的调制电位与中子监测器和其他宇宙射线数据推断的结果。
2018-07-25 astro-ph.HE
Ensemble Fluctuations of the Flux and Nuclear Composition of Ultra-High Energy Cosmic Ray Nuclei
超高能宇宙射线的通量和核成分取决于其源的宇宙分布。来自宇宙射线观测站的数据还不能确定它们的确切位置或分布，但提供了这些发射体的平均局部密度的测量。由于发射体的离散性，通量和核组成预计将显示出统计变化之上的系综波动，即“宇宙方差”。由于在宇宙辐射背景中传播距离有限，这种效应对于能量最高的宇宙射线最强，因此是局部现象。对于宇宙射线发射模型的统计分析，重要的是量化这种差异的可能水平。在本文中，我们提出了一个完全解析的方法，描述的变化的通量和核成分的本地源密度。我们强调，建议未来的空间为基础的天文台与曝光O（10^6 km^2 sr年）将获得灵敏度，以观察这些光谱波动的宇宙射线能量谱在地球上相对于整体的幂律拟合。
2013-02-11 astro-ph.HE
Correlation between Ultra-high Energy Cosmic Rays and Active Galactic Nuclei from Fermi Large Area Telescope
通过对$γ$射线强活动星系核（AGN）位置与超高能宇宙射线（UHECR）到达方向的相关性分析，研究了活动星系核（AGN）是UHECR源的可能性。我们利用第二代Fermi大区域望远镜AGN星表中的$γ$射线强活动星系核和$d\le 100 {\rm Mpc}$，以及Pierre Auger天文台的UHECR观测数据和$E\ge 55 {\rm EeV}$。利用相关角距分布和Kolmogorov-Smirnov检验，将$γ$射线强活动星系核的到达方向分布与观测到的UHECR的到达方向分布进行了比较。我们的结论是，假设的$γ$ -射线响亮AGN的主要来源的UHECR是不利的，除非有一个大的涂抹效应，由于星系际磁场。
2012-09-03 astro-ph.HE
Origin of Spectral Hardening of Secondary Cosmic-Ray Nuclei
讨论了在被星际介质（ISM）或星周介质（CSM）包围的超新星遗迹（SNRs）中，由碳、氮、氧等初级宇宙线核在激波加速后的散射所产生的次级宇宙线核（如锂、铍、硼）的加速和逃逸。我们考虑到CR粒子从SNR冲击中的能量依赖性逃逸，这是由SNR的γ射线观测所支持的，以计算初级和次级CR核逃逸到周围介质中的光谱。我们发现，如果SNR被具有风状密度分布的CSM包围（即，$n_{\rm CSM}\propto r^{-2}$），逃逸次级核的光谱比逃逸初级核的光谱硬，而如果SNR被均匀ISM包围，逃逸次级核的光谱总是比逃逸初级核的光谱软。利用这一结果，我们表明，如果有一个过去的超新星周围的一个密集的风一样的CSM（$\sim 2.5\times 10^{-3}M_{\odot}~{\rm yr}^{-1}$）发生在$\sim 1.6\times 10^5~{\rm yr}$前在$\sim 1.6~{\rm kpc}$的距离，我们可以同时再现光谱硬化的初级和次级CR以上$\sim 200~{\rm GV}$，最近被AMS-02报道。
2021-06-10 astro-ph.HE
Hybrid origins of the cosmic-ray nuclei spectral hardening at a few hundred GV
许多实验已经证实了宇宙线（CR）核谱在几百GV处的谱硬化，并提出了三种不同的起源：主源加速、传播和不同类型源的叠加。收集了AMS-02 CR的He、C、N、O、Ne、Mg、Si和B（包括B和它的主要母体）的核谱，研究了利用扩散系数突变和主源注入谱独立突变再现几百GV谱硬化的必要性。为了比较，本文采用了三种不同的方案进行全局拟合。拟合结果表明，扩散系数的突变和主源注入谱的独立突变都是必需的，分别对应于空间相关传播和不同源的叠加。因此，在几百GV的核谱硬化应该有混合起源。此外，氦和氖的CR光谱指数在低刚性区与其他物种有较大的偏差，这表明它们的CR起源不同。
2022-05-05 astro-ph.HE
Spectrum of PeV Cosmic-Ray Protons and Helium Nuclei with IceCube
Institute of Experimental Particle Physics, Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院实验粒子物理研究所）
本文提出从 200 TeV 起重建宇宙线质子和氦核联合能谱的方法，利用 IceCube 与 IceTop 数据填补轻宇宙线在 TeV 至 PeV 能区的测量空白。
2025-11-07 astro-ph.HE
Search for Nuclei Sources in the Ultra-High Energy Cosmic Ray Data
本文提出了一种在超高能宇宙线数据中寻找重核源的新方法。我们将它应用于Pierre Auger合作组发表的能量E>55 EeV的69个事件。我们发现一组事件的方法重建的室女座星系团附近的源。在某些背景下发生一组可比事件的概率约为0.7%。重建的源位于距离活动星系M87约8.5度的位置。对于已经包含一组可比事件的数据，在距离M87小于10度处重建震源的概率约为0.4%。这可能暗示室女座星系团是一个超高能重核源。我们讨论了当前和不久的将来的实验来测试这种可能性的能力。这种情况下给出了一个自洽的描述俄歇各向异性和组成数据在最高的能量。
2011-07-12 astro-ph.HE
TeV spectral bump of cosmic-ray protons and helium nuclei: the role of nearby supernova remnants
本文利用邻近超新星遗迹（尤其船帆座）的更新年龄、距离及能量依赖逃逸过程，解释了CALET和DAMPE观测到的质子与氦核在1-100 TeV的谱隆起，并验证了其与重核及膝区外全粒子谱的吻合。
2025-06-23 astro-ph.HE
Cosmic ray Nickel nuclei spectrum by the NUCLEON experiment
核子实验的目的是测量宇宙射线的化学成分，电荷从Z=1到30，能量范围从5*10^11到10^15 eV。本文介绍了NUCLEON实验中Ni和Fe核的数据分析算法和能谱。
2018-11-07 astro-ph.HE astro-ph.IM
Cosmic Ray Acceleration in Active Galactic Nuclei - On Centaurus A as a possible UHECR Source
我们讨论了一个有代表性的选择粒子加速机制被认为是在活跃的银河系核。从黑洞附近的直接静电场加速到喷流中的费米型粒子加速，评估了超高能宇宙射线（UHECR）加速的可能效率约束。（i）质子加速到$E_c = 5\times 10^{19}$ eV及以上的能量仍然具有挑战性，并且很可能需要能够将高能种子质子提高$\sim$ 10倍的附加机制的操作。有人认为，剪切加速度沿大规模射流在岑A可能是一个有前途的候选人。(ii)较重的元素，如铁核，更容易加速（例如，冲击或直接静电场），并且可能不需要额外的升压来达到$E \geq E_c$ ;（iii）如果Cen A确实被证明是UHECR源，那么宇宙射线成分可能因此预期在能量为$10^{19}$ eV的几倍以上变得更重。
2009-11-20 astro-ph.HE
Hyper-Resistive Model of Ultra High Energy Cosmic Ray Acceleration by Magnetically Collimated Jets Created by Active Galactic Nuclei
这是一系列配套论文中的第四篇，这些论文表明，当一个有效的发电机可以通过活动星系核（AGN）中超大质量黑洞周围的吸积盘来维持时，它将导致一个强大的，磁准直螺旋，可以解释在非常大的尺度上观察到的喷流/射电叶结构，并最终从观察到的超高能宇宙射线推断出的巨大能量（UHECR），能量> 10^19 eV。这个过程涉及许多时间尺度。我们的超电阻磁流体动力学（MHD）模型提供了一个桥梁之间的一般相对论MHD模拟发电机的形成，在短吸积时间尺度上，和观测证据的磁准直的大尺度喷流的天体物理时间尺度。考虑到最终的磁结构，我们应用超阻动力学理论来说明不稳定性如何导致缓慢演变的磁准直喷流成为宇宙中最强大的相对论加速器。该模型产生了9个观测值与观测值相当一致：同步辐射观测到的喷流长度、射波瓣半径和表观张开角;同步辐射总功率、同步辐射波长和最大电子能量（TeVs）;最大UHECR能量、宇宙射线能谱和地球上的宇宙射线强度。
2019-09-13 astro-ph.HE
Active Galactic Nuclei, Neutrinos, and Interacting Cosmic Rays in NGC 253 & NGC 1068
星系M82、NGC 253、NGC 1068和NGC 4945已经被费米探测到伽马射线。在此之前，我们开发并测试了星暴星系M82中宇宙射线相互作用的模型。现在，我们的目标是探索星暴和活动星系核（AGN）环境之间的差异，通过应用我们的自洽模型的星暴星系NGC 253和塞弗特星系NGC 1068。假设超新星遗迹对宇宙射线的加速效率为常数，并考虑Milky-Way参数，计算了宇宙射线质子、初级电子和次级电子/正电子的布居，预测了射电和γ射线谱，并与已发表的测量结果进行了比较。我们发现，我们的模型很容易拟合观测到的伽马射线谱的NGC 253，同时限制宇宙线源的光谱指数和加速效率。然而，我们遇到了困难的建模观测到的无线电数据和约束的银河风的速度和磁场强度，除非气体质量小于目前的首选值。此外，我们的星暴模型一直低估了观测到的伽马射线通量，高估了NGC 1068的射电通量;如果活动星系核是伽马射线的主要来源，这些问题将得到解决。我们讨论了这些结果的影响，并为这两个星系的中微子通量的预测。
2013-11-21 astro-ph.HE
Energy Spectra of Abundant Nuclei of Primary Cosmic Rays from the Data of ATIC-2 Experiment: Final Results
本文介绍了对2002-2003年在南极进行的ATIC-2气球实验的质子、He、C、O、Ne、Mg、Si和Fe原子核的能谱、所有粒子的能谱以及原始宇宙射线原子量的平均对数作为能量函数的数据进行处理的最终结果。最后的结果是基于改进的方法使用较早，特别是，大大提高了分辨率的电荷谱。证实了质子和氦核谱的显著差异（质子谱较陡）以及质子和重核谱的非幂次特性（能量大于10 TeV时碳谱变平）的初步结论。发现了原子量平均对数能量依赖性的复杂结构。
2011-01-17 astro-ph.HE
Energy Spectra of Abundant Cosmic-ray Nuclei in Sources, According to the ATIC Experiment
ATIC（Advanced Thin Ionization Calorimeter）实验的主要结果之一是收集了大量宇宙射线核的能谱：质子、He、C、O、Ne、Mg、Si、Fe，以每个粒子的能量来测量，能量范围从50 GeV到几十万亿电子伏。在本文中，丰富的原生核的ATIC能谱反向传播的频谱源的磁刚度使用漏盒近似的三种不同的GALPROP为基础的扩散模型，适合最新的B/C数据的AMS-02实验。结果表明，源的光谱斜率的比较结果是弱模式依赖的，因此，光谱指数的差异是可靠的数据。从氦到铁的电荷范围内，在磁刚度为50- 1350 ~GV的范围内，谱陡度有规律地增长。这一结论在统计学上是可靠的，显著性优于3.2个标准差。结果进行了讨论，并与其他现代实验的数据进行比较。
2017-03-23 astro-ph.HE
Change in the mass composition of primary cosmic radiation at energies in the range of E0 = 1-100 PeV according to data of the KASCADE-Grande experiment
本文根据KASCADE-Grande实验的数据，分析了E0 = 1-100 PeV能量范围内初级宇宙辐射质量组成中最轻核和最重核通量的变化。这种分析是通过最小-最大年龄（Smin-max）的方法广泛的空气簇射（EAS），这是在本文章中提出的。这种方法使得有可能估计初级宇宙辐射质量组成中最轻和最重核的谱指数，并研究所考虑范围内能量E0处这些谱的不规则性。用于估算初级宇宙辐射质量组成的Smin-max方法是基于来自KASCADE-Grande实验的E0 = 1-100 PeV范围内EAS特征的大量样本数据（超过1亿次事件）。结果表明，在E0 = 1-100 PeV的初始能量范围内，初始宇宙辐射质量组成中最轻核的积分谱指数从2.1变化到2.7，最重核的积分谱指数从1.5变化到2.1。这些结果符合KASCADE-Grande协作组得出的结论，即在E0 = 3-5 PeV范围内的初级宇宙辐射核的E0谱中的拐点是由于轻核的消除。用Smin-max方法分析了KASCADE-Grande实验数据库中E0 = 50-75 PeV范围内的初级宇宙辐射E0谱中出现的凸起，发现与伽马（GAMMA-07）实验数据一致。
2021-12-28 astro-ph.HE
Cosmic ray transport and radiative processes in nuclei of starburst galaxies
星暴星系的高恒星形成率和超新星爆炸使它们成为有趣的高能辐射源。根据它们的星际介质中存在的湍流水平，星暴星系内部产生的大部分宇宙射线在逃逸之前可能会失去大部分能量，从而使这些源表现得像量热计，至少达到某个最大能量。与以前的研究相反，在这里，我们详细调查的条件下，宇宙射线约束可能是有效的电子和原子核，我们研究的宇宙射线约束的影响，从星暴核的多频发射和生产的高能中微子。一般的预测，然后专门为三个情况下，即M82，NGC 253和Arp 220的活动的恒星爆发。考虑了星暴星系内部的初级电子和次级电子，以及由伽马射线吸收产生的电子-正电子对。强子相互作用的次级产物产生的电子和正电子被认为是负责大部分的轻子源的发射。特别是，非常高的能量次级电子的同步辐射产生的硬X射线的扩展发射，代表了一个非常有趣的签名强子过程中的星暴星系，可能访问当前和未来的观测在X射线波段。仔细了解的生产和吸收的伽马射线在星爆星系的作用，这些天体物理源的高能量天体物理中微子的来源的评估是有用的。
2019-04-26 astro-ph.HE
Possible bump structure of cosmic ray electrons unveiled by AMS-02 data and its common origin along with the nuclei and positron
局域脉冲星和它的前身SNR可以一起将正电子、电子和原子核加速到非常高的能量。著名的$20$（$200$）GeV以上的正电子（核）过剩可能来自这种局域源。这暗示初级电子也应该保持"过量"在$200$ GeV以上，与原子核同步加速。AMS-02实验最近精确测量了284 GeV正电子的急剧下降，这为研究这种预期的电子过剩提供了机会。在这项工作中，空间相关的传播与本地源被用来再现正电子，电子和质子的光谱。在考虑284 GeV正电子衰减的情况下，需要在284 GeV以上的原电子有一个尖锐的凸起结构才能拟合正电子和电子的全谱，然后我们系统地研究了Geminga脉冲星和SNR的正电子、电子和核过剩的共同来源。在这种统一的单一来源模式下，这些过剩现象可以重现。最后，我们希望在未来的AMS-02实验中可以观察到精细的凸点结构来支持我们的模型。
2021-07-11 astro-ph.HE
About the physical nature of some peculiarities of the primary cosmic radiation nuclei and gamma quanta spectra
大约20年前，我们发表了关于宇宙辐射EAS强子成分谱行为的一些特殊性的数据。结果指出，星际空间中可能存在质量（共振振荡的能量）为37 eV量级的弱相互作用物体的背景。在加速器实验中没有这样的背景粒子产生，可能意味着它不是基本粒子，而是某种不同性质的物体。另一方面，过去几年的实验数据表明宇宙伽马辐射的存在，其特定的光谱在37 eV的量级的区域中再次具有陡峭的右锋，而左锋下降到小于10-6 eV的量级的能量。显然，任何基本物体都不可能拥有这样的频谱或衰变谱。这样的谱可以具有例如空间的拓扑缺陷。进一步提出了对实验观测到的宇宙射线初级辐射光谱特性的精确解释的可能性。它是基于关于空间的离散性和存在的拓扑缺陷分布足够的密度的假设。在这个模型的框架内，一些基本的宇宙辐射核和γ量子谱的实验特性得到了统一的解释。
2018-12-19 astro-ph.HE
Constraints on Physical Conditions for the Acceleration on Ultra-high-energy Cosmic Rays in Nearby Active Galactic Nuclei Observed with the Fermi Large Area Telescope
利用多波长观测资料研究了活动星系核（AGN）附近超高能宇宙射线（UHECR）加速的可能性，并对其物理条件进行了约束，即：同步辐射的亮度和加速点的大小。首先，我们研究了费米第三伽马射线源目录中UHECR的到达方向和附近活动星系核的位置之间的空间相关性。我们选择了27个活动星系核作为UHECR加速器的候选者。然后，利用Peer和Loeb方法，利用同步辐射的峰值亮度和逆康普顿散射与同步辐射的峰值通量比，对活动星系核加速区的物理条件进行了评估。通过计算，我们发现六个活动星系核都具有加速活动星系核中超高能质子的能力。此外，我们发现，最小的加速尺寸必须超过几个千秒差距的UHE质子加速的活动星系核叶。
2017-10-17 astro-ph.HE
Enhancing the Relative Fe-to-Proton Abundance in Ultra-High-Energy Cosmic Rays
我们研究了超高能宇宙线（UHECR）现象学的一个通用类的模型，其中的源加速质子和原子核的幂律谱具有相同的指数，但具有不同的值的最大质子能量，分布根据幂律。我们表明，足够低的能量比最大质子能量，这样的模型是等效的单型源模型，具有较大的有效幂律指数和较重的成分在源。我们计算得到的核丰度的增强，并找到一个典型的值的因子2-10的Fe核。在最高能量下，重核增强比变得更大，并且还必须考虑源的粒度。我们的结论是，必须考虑的最大能量源之间的分布的影响，以了解的能量谱和组成的UHECR，在地球上测量。
2011-11-07 astro-ph.HE
Neutrinos and Ultra-High-Energy Cosmic-Ray Nuclei from Blazars
讨论了耀变体产生超高能宇宙线（UHECR）核和中微子的过程。我们计算了BL Lac天体和平谱射电类星体（FSRQs）喷流中的核级联，以及FSRQs周围辐射带中的核级联。通过模拟沿耀变体序列的代表性光谱能量分布，确定了两个不同的制度，我们称之为“核生存”-通常发现在低光度BL Lac，和“核级联”-通常发现在高光度FSRQs。我们量化的中微子和宇宙射线（CR）的发射效率如何演变的耀变体序列，并证明中微子和CR来自非常不同的对象类。例如，高频峰值BL Lac（HBLs）倾向于产生CR，而HL-FSRQs是更有效的中微子发射体。这一结论不依赖于CR逃逸机制，我们讨论两种选择（扩散和平流逃逸）。最后，耀变体的中微子光谱显着依赖于注入到喷流的成分，特别是在核级联的情况下：注入成分比质子重导致减少中微子生产的峰值，这在同一时间移动到较低的能量。因此，这些源将表现出与观测到的IceCube和UHECR数据更好的兼容性。
2018-05-18 astro-ph.HE
On the inverse problem for extragalactic cosmic ray nuclei with energies $10^{18}$ to $10^{20}$ eV
研究了超高能宇宙射线的宇宙线输运反问题。通过对俄歇能谱数据、原子质量数的平均对数及其方差的能量依赖关系的分析，可以在反问题方法的框架内对源谱的形状得出明确的结论。讨论了所考虑的不适定问题的正则化过程。
2017-01-02 astro-ph.HE hep-ph
Is the Ultra-High Energy Cosmic-Ray Excess Observed by the Telescope Array Correlated with IceCube Neutrinos?
望远镜阵列（TA）在以坐标（R.A.）为中心的大约1150平方度的区域内观察到了能量超过57 EeV的宇宙射线的统计学显著过剩。= 146.7，Dec. = 43.2）。我们注意到，这种过剩的位置与冰立方最近观测到的28个地外中微子中的两个有关。在2 $σ$水平上，两个冰立方中微子和TA过量之间的重叠具有统计学意义。此外，冰立方中微子的光谱和强度与也会产生TA过量的单一来源一致。最后，我们讨论了可能的源类与正确的特性来解释宇宙射线和中微子通量与一个单一的源。
2014-08-19 astro-ph.HE
