Origin of the ankle in the ultra-high energy cosmic ray spectrum and of the extragalactic protons below it
高能宇宙线（UHECR）光谱在10^18.6 eV（脚踝）附近斜率的急剧变化，加上脚踝附近和下方的轻但河外成分以及脚踝上方的中间成分的证据，已经证明在理论上理解极具挑战性，没有微调。我们提出了一个机制，即光衰变的超高能电子回旋共振加速器周围的区域的原子核占在地球上观察到的光谱和推断的组成。在合适的源条件下，该模型再现了整个河外宇宙线能量范围（即10^17.5 eV以上）的光谱和成分。对由此产生的中微子的光谱和味的预测也被提出。
2015-11-04 astro-ph.HE
Origin of the ankle in the ultra-high energy cosmic ray spectrum and of the extragalactic protons below it
在10^{18.6} eV（脚踝）附近，超高能宇宙射线（UHECR）光谱的斜率急剧变化，结合脚踝附近和下方的轻但河外成分演变为中间成分的证据，已经证明理论上非常具有挑战性。我们表明，对于一系列的源条件下，超高能核的光衰变在周围的区域UHECR加速器自然占观察到的光谱和组成的整个河外成分，占主导地位的约10^{17.5} eV以上。该机制在中微子的光谱和味道上有明确的特征。
2015-12-01 astro-ph.HE
Unveiling the nature of the knee in the cosmic ray energy spectrum
本文通过提出总对数质量能谱概念并结合LHAASO数据，首次揭示宇宙线能谱膝区由质子主导形成，排除质量依赖型膝区并发现铁元素过剩导致的踝状结构。
2024-11-21 astro-ph.HE
Cosmic Rays around $10^{18} $eV: Implications of Contemporary Measurements on the Origin of the Ankle Feature
宇宙射线能谱的幂律衰减令人印象深刻，其强度超过30个数量级，能量范围在$\simeq 10^9 $ eV和$\simeq 10^{20} $ eV之间，超过11个十倍，实际上点缀着小的不规则性。这些不规则性对于揭示和理解宇宙射线的产生和传播模式非常有价值。它们通过表征所观察到的幂律的谱指数的变化来表现自己。其中一种不规则现象，被称为\textit{ankle}，多年来一直受到相互矛盾的解释。如果说当代的观察为它提供了新的线索，那么它们还远远不能提供所有的故事。这篇文章的目的是概述在银河系和河外宇宙射线之间的过渡预计会发生的能量范围内的宇宙射线的物理学，并提供几条关于脚踝起源的思路。
2014-03-21 astro-ph.HE
On the common origin of cosmic rays across the ankle and diffuse neutrinos at the highest energies from low-luminosity Gamma-Ray Bursts
我们证明了低亮度伽马射线暴（LL-GRB）喷流核级联中产生的超高能电子回旋共振（UHECR）可以描述UHECR的谱和成分，同时也可以描述最高能量处的扩散中微子通量。源中的辐射密度同时控制着中微子的产生和核级联的发展，导致核子和轻核的通量，甚至描述了$5 \times 10^{18}$ eV的宇宙线踝。导出的源参数是一致的人口研究，表明重子加载因子约为10。我们的研究结果激发了LL-GRB作为一个独特的GRB人口的持续实验搜索。
2019-01-16 astro-ph.HE
Cosmic Rays from the Ankle to the Cut-Off
本文简要评述了从谱踝到最高能量的宇宙射线测量和解释的最新进展。在最高能量下的主要问题是关于在E ~ 4 × 10 ^{19} eV处观察到的通量抑制的起源。这是期待已久的GZK效应还是资源枯竭？回答这个问题的关键将是在最高能量下基本未知的质量组成。即使在最高能量下观察到的高水平的各向同性挑战模型的质子占主导地位的组合物，如果河外磁场是在几个nG或less. We的顺序将讨论在该领域的实验和理论进展和未来十年的前景。
2014-05-03 astro-ph.HE
Detection of cosmic rays in the PeV to EeV energy range
膝盖周围的宇宙射线通常被认为是银河系的起源。对它们的能谱和化学成分的观测对于理解这些宇宙射线的加速和传播非常重要。此外，还需要澄清从银河系到河外来源的过渡。在本文中，最近的实验结果测量周围的膝盖将审查与检测技术。将讨论在膝盖到脚踝的能量范围内的全粒子能谱和组成的结果。
2017-02-28 astro-ph.HE
Origin of the light cosmic ray component below the ankle
高能宇宙射线的起源和性质仍然是个谜。然而，由于皮埃尔俄歇天文台和望远镜阵列的观测，在过去几年中取得了相当大的进展。在$10^{18}$ eV以上，观察到的能谱呈现两个特征：在$\sim 10^{18.6}$ eV处的斜率硬化，这被称为踝部，以及在$\sim 10^{19.6}$ eV处的抑制。从实验数据推断的组合物，解释通过使用目前的高能强子相互作用模型，似乎是轻的脚踝以下，显示出一种趋势，以较重的原子核的初级能量值的增加。此外，各向异性的信息是一致的银河系外的起源，这将占主导地位的光谱脚踝以下的光分量。因此，将踝关节解释为银河系和河外成分过渡的模型不受当前数据的青睐。最近，有人提出，这种轻的成分来源于源环境中更高能量和更重的原子核的光致衰变。踝关节的形成也可以用这种机制来解释。在这项工作中，我们详细研究这种一般情况下，但在活动星系的中心区域的背景下。在这种情况下，宇宙射线在这些类型星系中心区域的超大质量黑洞附近被加速，重核的光致蜕变发生在超大质量黑洞周围的辐射场中。
2018-11-08 astro-ph.HE
Universal cosmic rays energy spectrum and the mass composition at the 'ankle' and above
利用俄歇天文台和望远镜阵列计划最近公布的观测数据，对超高能宇宙射线（UHECR）的起源和组成进行了一些推论。我们主张将UHECR通量建模为银河系和河外成分的组合，在能谱的著名特征“脚踝”处交换主导作用。我们特别强调了单个实验的能量分辨率和它引入的可能偏差。我们最终将两个大实验的数据结合到一个“世界平均”的UHECR光谱中，并使用它，通过分析广泛的空气簇射（EAS）发展最大深度的分布来找到UHECR的质量组成：银河系和河外成分。我们研究了宇宙线源在空间的分布对质量成分的依赖关系。我们提出了一些模型在文献中存在的结果。我们在UHECR的银河系附近发现了河外源亏损的证据，这与小尺度各向异性分析结果相一致。
2017-06-19 astro-ph.HE
Large-scale anisotropies of extragalactic cosmic rays below the ankle
我们研究的各向异性的大角度尺度上，它可以存在于从人口的河外源到达地球的宇宙射线的通量，专注于第二个膝盖和脚踝之间的能量范围。在这个能量范围内，粒子受到银河系磁场的显著影响，然后在塑造预期的各向异性方面发挥相关作用。银河系磁场使宇宙射线的轨迹发生偏转，从而改变了银河系晕外的各向异性，特别是与观测者的平移运动有关的偶极各向异性（康普顿-吉丁效应）。此外，由于银河系的旋转，在地球观测者的参考系中，有一个银河场的电子分量，它会产生粒子动量的微小变化。这种加速依赖于宇宙射线的到达方向，因此在给定的能量范围内，它会导致观测到的通量的各向异性。我们分析了预期的振幅和相位所产生的偶极分量的流量和讨论的可能性，以解释通过这些影响的变化，在1 EeV左右的能量观察到的相位的赤经分布。
2022-11-16 astro-ph.HE
The chemical composition of the cosmic radiation around the ankle and the related spectral indices
最近对宇宙辐射的化学成分的一些测量表明，在脚踝周围的3 × 10 **18 eV的能量下，轻宇宙离子在膝盖前能量区域占主导地位。利用最近的宇宙辐射理论，它提供了一个定量的解释膝盖，第二膝盖和脚踝，宇宙辐射的化学成分明确计算给出个别离子光谱和离子分数从10 ** 12 eV到5 × 10 ** 19 eV。该计算假设了两个宇宙辐射的组成部分：一个起源于盘体积，另一个称为盘外分量，从盘边界穿过银河系到达太阳系。本文回顾了俄歇、HiRes、Agasa、Akeno、Fly'sEye、雅库茨克、HaverahPark和Volcano Ranch实验在半个世纪的实验中收集的10 ** 17 eV以上的数据，并与理论值进行了比较。计算和测量的<ln（A）>之间的比较显示出良好的整体一致性，除了HiRes实验之外，高达2 × 10 ** 19 eV，并且在10 ** 15 - 10 ** 17 eV的范围内与Kascade，East-top，Tunka和其他实验非常一致。该协议要求在10 ** 19 eV时，盘外分量的通量为1.8 x 10 ** 14粒子/ m ** 2 sr s eV **（1.5），是盘源产生的通量的两倍。
2010-02-28 astro-ph.CO astro-ph.HE
The isotropy problem of Sub-ankle Ultra-high energy cosmic rays
本文研究了起源于类点源的超高能宇宙射线（UHECR）的时间相关传播。我们表明，漂移在银河系磁场（GMF）可能发挥重要作用的传播UHECR和它们的测量各向异性，特别是当运输是各向异性的。为了充分考虑UHECR源在空间和时间上的离散性，使用蒙特卡罗方法将源随机放置在银河系中。俄歇测得的低各向异性通常不是理论模型的特征，因为源的分布与恒星形成率成比例，但它可能被理解为a）由于源的离散性质而产生的不连续性效应，或者，在极端参数下，b）沿着电流片的漂移电流与向外的径向扩散通量相抵消。我们的结论是，有可能解释银河系踝下CR通量完全是由于间歇性离散的银河系源分布成比例的恒星形成，但只有大约35%的概率，其中光谱是符合观测约30%的时间。低各向异性的另一种解释可能是它们大多是河外星系和/或重星系。
2013-11-05 astro-ph.HE
Binary Neutron Star Merger Remnants as Sources of Cosmic Rays Below the "Ankle"
我们研究了由事件GW 170817产生的双中子星合并残留物中的非热电子和核能量损失。在从源检测到的同步辐射内缺乏冷却特征被用来将磁场约束在mG水平，假设该辐射是电子同步辐射的起源，并且电子中的加速光谱遵循$dN/dE_e \propto E_e^{-2}$的形式。从源的后续伽马射线发射的水平被证明提供源磁场强度的进一步约束。我们还提出了能够支持这种发射的替代强（$\sim$ G）磁场方案。对于这样的强场，考虑了源内非热核的光致衰变，并发现当该过程达到峰值时，存在一个$\sim$ 5-30天的瓶颈期。我们发现，这类源在原则上能够支持人口的宇宙射线检测地球以下的“脚踝”。
2018-11-05 astro-ph.HE
The Knee and the Second Knee of the Cosmic-Ray Energy Spectrum
由望远镜阵列低能扩展（TALE）测量的宇宙线通量表现出三个光谱特征：膝关节，在$10^{16}$ eV十年的下降，和第二膝关节。在这里，光谱已经测量了第一次使用荧光望远镜，它提供了一个量热，模型无关的结果。光谱似乎是一个刚性依赖的截止序列，其中膝盖是由组成的氢和氦部分，下降来自组成从氦到金属的减少，上升到第二个膝盖是由于中程核，第二个膝盖是铁膝盖。
2018-03-19 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
The Composition of Cosmic Rays at the Knee
本文综述了最近关于10^14 ~ 10^18 eV能区宇宙射线成分的研究结果。
2012-12-04 astro-ph.HE
Progenitor model of Cosmic Ray knee
宇宙射线的初级能谱在约$3$ PeV处出现一个拐点，在该处谱指数发生变化。尽管作出了许多努力，但这种光谱特征的起源尚未得到令人满意的解决。本文提出，谱在膝点以上的陡化可能是宇宙线源前身质量分布的结果。所提出的推测模型可以解释宇宙射线的所有主要观测特征，而无需调用任何微调来匹配任何能量点的通量或光谱。所提出的模型的预测主要组成的情况下，超过膝盖是相当不同的，从大多数流行的膝盖模型，从而可以区分从精确的实验测量的主要组成。
2015-08-16 astro-ph.HE
Some consequences for LHC experiments from the results of cosmic ray investigations above the knee
讨论了在膝盖以上能量的宇宙线研究中获得的实验数据。在这些能量从膝盖开始观察到的所有功能，质量组成的变化，并结束与各种类型的不寻常的事件进行了分析，在新的强子相互作用模型的框架内产生斑点的夸克胶子物质。LHC实验的后果被认为是。
2011-01-10 astro-ph.HE
Cosmic Rays from the Knee to the Highest Energies
本文综述了高能宇宙射线研究的最新进展。它关注的是能量范围从膝盖（10^15 eV）到观测到的最高能量（>10^20 eV）的银河系和可能的河外粒子。重点放在观测结果，他们的解释，和全球的宇宙射线，在过去十年中出现的图片。
2009-04-04 astro-ph.HE
Alternative interpretation of cosmic ray investigations above the knee
所有关于膝盖以上初级宇宙射线的信息都是从EAS调查的结果中获得的。在这方面，存在两种备选方法：宇宙物理方法和核物理方法。在第一个框架中，测量的EAS特性的所有变化被解释为原始宇宙射线的能谱和质量组成的变化。在本文中，第二种方法被认为是，在框架中的EAS参数的相应变化解释的膝盖以上的相互作用模型的变化。核物理方法的正确性证明的一些实验的可能性被认为是。
2017-01-24 astro-ph.HE
The Cosmic-ray Knee as a Local Signature of Nearby PeVatrons
University of Wisconsin, Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）
研究通过模拟宇宙射线传播，发现局部膝部可能由附近PeV加速器（如天鹅座茧）引起，而非银河系整体特征。
2026-02-10 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
Young Supernova Remnants and the Knee in the Cosmic Ray Sectrum
最近有人提出，年轻超新星遗迹（SNR）壳内的中子星是PeV宇宙射线的来源，粒子与SNR辐射场的相互作用导致电子对的产生，这与最近观测到的“高”正电子通量有关。此外，这种相互作用的性质使得宇宙射线能谱中众所周知的拐点可以得到解释。我们的检查机制使我们相信，所需的SN和脉冲的参数是如此罕见，膝盖和正电子分数只能解释，如果一个单一的，本地的和最近的SN -和相关的脉冲星-有关。
2010-09-03 astro-ph.HE
Atmospheric neutrinos and the knee of the Cosmic Ray spectrum
在宇宙射线的全粒子光谱中，膝关节的性质仍然是许多研究的主题，特别是在最近的测量之后，声称在能量为$\sim$ 700 TeV的宇宙射线的光成分的光谱中检测到膝关节状特征，这与标准图片中的膝关节在全粒子光谱中由光宇宙射线主导不一致。在这里，我们调查的影响，这种情况和其他情况下的测量通量的大气中微子。特别是，我们讨论的可能性，大气中微子的光谱在该地区$\gtrsim$ 50 TeV可能提供有关不同的模型在膝盖区域的质量组成的信息。我们调查的依赖关系的预测大气中微子通量的形状的光宇宙线光谱和相互作用模型描述的发展在大气中的阵雨。所有这些因素的影响，为确定一个天体物理中微子组件的发病进行了讨论。
2019-06-12 astro-ph.HE
A new universal cosmic-ray knee near the magnetic rigidity 10 TV with the NUCLEON space observatory
来自NUCLEON空间观测站的数据有力地表明，存在一种新的普遍宇宙射线“膝”，在磁刚度约为101.TV的所有原子核组中，包括重原子核，都可以观察到这种膝。普适性意味着所有原子核群在磁刚性标度中的膝关节位置相同。在NUCLEON天文台上，用两种测量粒子能量的方法--量热法和运动学方法KLEM来观测膝关节。这个新的宇宙射线“膝盖”可能与某些普通或附近的宇宙射线源对宇宙射线的加速极限有关。
2018-05-23 astro-ph.HE
Experimental Investigation of the Nature of the Knee in the Primary Cosmic Ray Energy Spectrum with the GAMMA experiment
我们提出了一种新的差分方法的初级宇宙辐射的能谱中的膝盖的性质的研究所获得的初步结果。我们已经将这种方法应用于亚美尼亚的伽马实验数据。这项分析为南半球附近可能存在原始宇宙射线源提供了证据。
2014-06-04 astro-ph.HE
Fermi Pulsars and the Cosmic Ray Knee
如果将核提升到弱轴对称脉冲星的辐射区，核被加速到准单能谱，其中一半以上的核光度几乎是单能发射的，能量E约为4 Ze（L/c）^（1/2），其中L是自旋下降功率。在许多（并不明显错误的）假设下，这将费米（类）弱的粒子变成能量接近宇宙线拐点的突出的加速器。主要的不确定性纯粹是理论上的：人们需要了解在某些弱脉冲星磁层中，原子核是否是主要的正电荷载体。
2013-10-31 astro-ph.HE
Investigation on mass composition of UHE cosmic rays using CRPropa 2.0
本文利用蒙特卡罗程序CRPropa 2.0对UHE宇宙射线的传播进行了数值模拟。在模拟中，假设均匀宇宙线源的光谱指数α = 1.4，α = 2和Emax = 1021 eV的纯铁成分在源位置。我们获得了宇宙射线的对数平均质量作为能量的函数，并将其与踝关节的实验值进行了比较，我们演示了踝关节前后的质量组成如何变化。
2014-07-13 astro-ph.HE
Joint constraint on the propagation origin of the cosmic-ray spectral knee from energy spectrum and anisotropy observations
State Key Laboratory of Particle Astrophyics, Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所粒子天体物理国家重点实验室）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）；School of Physical Science and Technology, Southwest Jiaotong University（西南交通大学物理科学与技术学院）；TIANFU Cosmic Ray Research Center（天府宇宙线研究中心）
本研究通过能谱和各向异性观测数据，提出宇宙射线膝部能谱指数变化源于传播系数变化，并利用双幂律扩散模型进行联合分析，推翻传播起源模型。
2026-01-25 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
Expectation on probing the origin of the cosmic ray knee with the LHAASO experiment
宇宙线膝及其成分包含着丰富的信息，为探索宇宙线的起源、加速和传播机制以及基础物理学的前沿提供了重要信息。认识到对膝盖形状的主要建议可以分为两类：刚性依赖（也是Z依赖）膝盖和质量依赖（也是A依赖）膝盖，其中前一个与加速度或传播机制有关，另一个通常与新物理学有关，精确测量各个组成是必不可少的。LHAASO实验得益于高空和混合探测方法，具有确定单个组分的能力，为区分这两种模型提供了机会。我们用3年的观察测试了LHAASO从100 TeV到10 PeV的预期能力。发现膝关节的主导成分对这个问题至关重要，而占据膝关节的更重的核团导致更高的意义。在分析中，A依赖情况下的He优势膝可以在约6.6 $σ$的显著性下识别，而Z依赖情况下的P优势膝将被分类为具有2 $σ$的显著性。
2018-08-31 astro-ph.HE
An anti-knee
模拟了宇宙射线的五组元素（p，He，C，Si，Fe）的能谱。计算是基于几个宇宙射线源（不同类型的超新星）的叠加和扩散冲击加速原理的分析。在膝区的分析结果表明，总结宇宙射线的元素质量组的能谱可以有显着的频谱指数$γ$的振荡。此外，在Fe能谱中发现了一个扭结（增加的$γ$），能量为$2\cdot 10^{15}$ eV。为了与膝关节（减小$γ$）区分，扭结可称为反膝关节（增大$γ$）。
2011-04-19 astro-ph.HE
X-ray Binaries: a potential dominant contributor to the cosmic ray spectral knee structure
Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台）；Southwest Jiaotong University（西南交通大学）；Tangshan University（唐山学院）；TIANFU Cosmic Ray Research Center（天府宇宙线研究中心）
X射线双星可能成为宇宙射线能谱膝部结构的主要贡献者，通过分析其径向分布和能量谱，研究其对高能宇宙射线的影响。
2025-12-19 astro-ph.HE
The knee in the cosmic ray energy spectrum: a pulsar/supernova origin?
宇宙射线能谱中几个PeV能量处突出的“膝盖”的起源仍然不确定。然而，最近的一种机制显示出了希望;这涉及来自非常年轻的脉冲星的粒子与来自非常年轻的超新星遗迹的辐射场相互作用。随后粒子与光子通过产生e+e-的方式发生核反应，从而引起特征拐点。在早期的一篇论文中，我们认为，如果要解释光谱形状，该机制将意味着只有一种非常罕见的来源。在这里，我们更详细地研究了这一机制，并得出结论，即使是一个单一的源工作，它的特性也需要如此不寻常，以至于这种机制对于任何已知类型的脉冲星-超新星组合都是不可能的。
2010-12-21 astro-ph.HE
A possibility of interpretation of the cosmic ray kneenear 10 TV as a contribution of a single close source
本文描述了一个近点闪光灯源的宇宙射线扩散传播模型，并用这个模型对实验观测到的光谱不规则性进行了近似。我们表明，这种光谱的不规则性可以解释使用所提出的模型，并提供最可能的特性，这样的源以及几个观察到的和确定的来源，可以成为候选人的这个角色。
2019-07-13 astro-ph.HE
Cosmic ray spectrum in the energy range 1.0E15-1.0E18 eV and the second knee according to the small Cherenkov setup at the Yakutsk EAS array
根据15年多来收集的来自EAS的切伦科夫光的数据，获得了能量范围为1.0E 15 - 1.0E 18 eV的宇宙射线的光谱。该光谱有两个特征：在~3.0E15 eV（第一个拐点）和~1.0E17 eV（第二个拐点）。第一膝关节的特征在于指数γ_1=2.7+/-0.03和γ_2 = 3.12+/-0.03，第二膝关节的特征在于指数γ_1 = 2.92+/-0.03和γ_2=3.24+/-0.04。在第二种情况下，差值为Δγ_23=0.32{ \pm }0.03{ \pm }0.05，其小于第一个膝关节的情况Δγ_12=0.42+/-0.03+/-0.05（此处双重误差相应地表示统计学和系统学）。Δγ_23较小的差异可以用来自元星系的宇宙射线的流入来解释，因此，在5.0E16-1.0E18 eV能量范围内的宇宙射线强度有所增加，这补偿了较重的原子核从星系中的逃逸。通过分析EAS的纵向发展，发现质量组成从~ 1.0E17eV处的lnA~3突变到~ 1.0E18eV处的lnA~1.5，从而证实了第二个拐点的存在。
2013-10-08 astro-ph.HE
Pinpointing the knee of cosmic rays with diffuse PeV gamma-rays and neutrinos
宇宙线谱中膝的起源是一个尚未解决的基本问题。对于不同的破断位置和膝关节的组成，有各种各样的预测模型。在这项工作中，我们建议使用扩散$γ$ -射线和中微子作为探针来测试这些模型。基于几种典型的组分模型，计算了扩散$γ$射线谱和中微子谱，它们在几十TeV到几PeV的能量范围内表现出不同的截止行为.预期的通量将通过新升级的Tibet-AS $γ$ +MD（μ子探测器）实验以及更敏感的未来项目（如LHAASO和HiSCORE）进行观测。通过比较中微子能谱与冰立方实验的观测结果，我们发现，来自宇宙射线与星际介质相互作用的散射中微子可能不是冰立方事件的主要原因。未来对中微子的测量可能能够识别银河系扩散成分，并进一步阐明宇宙射线的膝盖问题。
2014-10-10 astro-ph.HE
Model of Cosmic Ray Propagation in the Milky Way at the Knee
提出一种银河系各向异性宇宙线传播新模型，发现膝区能谱具有时空依赖性且PeV宇宙线分布呈团块状不均匀，对极高能伽马射线和中微子通量的计算与解释具有重要意义。
2023-05-17 astro-ph.HE
A Multi-messenger Search for a Nearby Microquasar Contributor to the Cosmic Ray Knee
School of Physical Science and Technology, Southwest Jiaotong University（西南交通大学物理科学与技术学院）；State Key Laboratory of Particle Astrophysics, Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所粒子天体物理国家重点实验室）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；TIANFU Cosmic Ray Research Center（天府宇宙线研究中心）
研究通过多信使搜索发现，一个位于反银河系心方向的微类星体可能主导宇宙射线驼峰区的观测特征。
2026-02-07 astro-ph.HE
Microquasars as the major contributors to Galactic cosmic rays around the "knee"
本研究提出强微类星体是银河系主要PeV加速器，建模发现约10个活跃强微类星体即可解释宇宙线“膝”区质子流、能谱特征及LHAASO观测的高能伽马射线数据，支持相关宇宙线加速范式。
2025-10-01 astro-ph.HE
Measuring extensive air showers with Cherenkov light detectors of the Yakutsk array: The energy spectrum of cosmic rays
利用雅库茨克阵列的空气切伦科夫光探测器研究了10^15 eV ~ 6*10^19 eV范围内的宇宙射线能谱。大气中广泛的空气簇射的相对论性电子（包括正电子）产生的光子的总通量被用作初始粒子引发簇射的能量估计。根据先前的测量结果，所得到的宇宙射线的微分通量分别在能量为3*10^15 eV和~10^19 eV处表现出膝盖和脚踝的特征。比较观测数据与模拟的膝盖和脚踝地区，以选择模型的银河系和河外成分的宇宙射线更好地描述测量的能谱。
2009-02-06 astro-ph.HE astro-ph.IM
Sharp knee phenomenon of primary cosmic ray energy spectrum
初级能谱模型进行了测试，在1-200 PeV的能量范围内使用标准化的广泛的空气簇射响应BASJE-MAS，西藏，伽马和KASCADE闪烁簇射阵列。结果指向两个组件的起源观测到的宇宙射线能谱在膝盖区域（GAPS光谱模型）组成的脉冲星组件叠加在刚性依赖的幂律扩散星系通量。双分量能谱模型解释了在50-100 PeV范围内的尖膝簇射谱现象和观测到的全粒子能谱的不规则性。另外，测试的多人口的初级能谱预测的非线性扩散冲击加速（DSA）模型描述了观察到的簇射谱在膝盖区域提供的截止磁刚度的加速粒子是6.0+/-0.3 PV和45+/-2 PV的前两个人口分别。两个测试的光谱模型证实了观测到的簇射光谱膝的主要H-He原生核起源。根据原始氢、氦、类氧和类铁核能谱的相应参数化、550-1085 g/cm ^2大气斜深范围内标准化簇射谱响应和近垂直μ介子截断谱，利用反问题解对测试能谱参数进行了估算。
2014-10-04 astro-ph.HE
About the consistency of the energy scales of past and present instruments detecting cosmic rays above the ankle energy
宇宙辐射的能谱在10 $^{19}$-2.4 $\times$-10 $^{21}$ eV范围内，最近已被预测显示出丰富而独特的阶梯轮廓。为了检查预测，检查通过运行和过去的实验测量的高于10 $^{19}$ eV的光谱。计算出的光谱与望远镜阵列、HiRes I和雅库茨克的数据相比，在（1-20）$\times$ 10 $^{19}$ eV的范围内，计算出的光谱比俄歇数据更有利。Haverah Park、{ \sc sugar}、{ \sc agasa}和Fly's Eye实验的先前通量测量值高于有限带（1-30）$\times$ 10 $^{19}$ eV中的预测光谱。俄歇小组在谱带（8-18）$\times$ 10 $^{19}$ eV中测得的通量低于所有其他实验的通量，也低于预测值。仪器的能量尺度可能是实验之间通量不匹配的根源。因此，所有的11个仪器的能量标度以上10 $^{20}$ eV的检查和主要的不一致辨别。俄歇实验中10 $^{20}$ eV以上的事件相对于所有其他实验来说是很少的，这是迄今为止从这种审查中出现的主要难题。俄歇仪器只记录了4个事件以上的10 $^{20}$电子伏特的曝光超过42500公里$^{2}$ sr年，而望远镜阵列记录了13个事件的曝光8100公里$^{2}$ sr年。这一难题的一个初步解决办法已被提出.
2017-10-18 astro-ph.HE
Searching for All-Scale Anisotropies in the Arrival Directions of Cosmic Rays above the Ankle
皮埃尔俄歇天文台最近报告说，在8 EeV以上的宇宙射线到达方向上探测到偶极各向异性，试验后的显著性超过5.2 $σ$。这一观测结果对脚踝以上（3-5 EeV）宇宙射线候选源的分布和组成有着深远的影响。在本文中，我们寻找存在的各向异性的所有角度尺度上的公开俄歇数据。分析遵循基于可能性的重建方法，该方法自动考虑天文台的角度接受和背景速率的变化。我们在赤道平面的最佳拟合偶极各向异性的振幅为5.3 $\pm$ 1.3%，赤经角为103 $\pm$ 15度，与皮埃尔·俄歇合作组织的结果一致。我们没有发现证据的存在中型或小型各向异性。本文概述的方法非常适合于未来的分析，宇宙射线各向异性低于脚踝，宇宙射线探测表面阵列是不完全有效的，并占主导地位的系统不确定性。
2018-08-29 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Co-evolution of cosmic ray energy spectra, composition, and anisotropies
Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY)（德国电子同步辐射研究所）；Universität Potsdam（波茨坦大学）；Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院紫金山天文台）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
本文提出宇宙射线能谱、成分和各向异性在宽能量范围内呈现相关特征，通过四分量模型（银河系源、局域源、两个河外源）解释这些特征，并揭示银河系到河外起源的过渡发生在约10^8 GeV。
2026-05-26 astro-ph.HE
A possible explanation of the knee of cosmic light component spectrum from 100 TeV to 3 PeV
在ARGO-YBJ实验中发现了在$\sim 700$ TeV处明显变陡的氢氦混合谱。本文证明了用我们银河系超新星遗迹逃逸的宇宙射线模型可以很好地再现观测到的H + He谱。在该模型中，粒子通过非线性扩散激波加速机制在SNR中加速，并考虑了从SNR逃逸的高能轻核的三个分量。应该注意的是，如果加速效率更高，KASCADE观测到的质子谱也可以用这个模型来解释。
2017-07-18 astro-ph.HE
Explaining the Spectra of Cosmic Ray Groups above the Knee by Escape from the Galaxy
我们调查的可能性，宇宙线（CR）膝关节是完全由银河系的能量依赖的CR泄漏解释。我们测试这一假设计算的轨迹与$E/Z=10^{14}$电子伏特和$10^{17}$电子伏特之间的能量传播他们在定期和动荡的银河系磁场。我们发现一个膝状结构的CR逃逸时间$τ_{\rm esc}(E)$约$E/Z={\rm few}\times 10^{15}$ eV的相干长度$l_{\rm c} \simeq 2$ pc的湍流场，而$τ_{\rm esc}(E)$的减少放缓约$E/Z\simeq 10^{16}$ eV的模型与弱湍流磁场。假设CR核的注入能谱服从幂律，则在这种湍流中得到的CR强度与KASCADE和KASCADE-Grande所确定的CR核能谱是一致的。我们计算由此产生的CR偶极子各向异性以及在这个模型中的源率。
2014-08-05 astro-ph.HE
Centaurus A: the one extragalactic source of cosmic rays with energies above the knee
所有能量的宇宙射线的起源仍然不确定。在本文中，我们提出并探讨了一个天体物理方案，以产生宇宙射线的能量范围从低于$10^{15}$ $3 \times 10^{20}$ eV。我们在这里表明，只有我们的银河系和射电星系Cen A，每个都有自己的银河系宇宙射线粒子，但那些来自射电星系的能量被活跃的黑洞发出的喷流中的相对论激波推高，足以描述能量范围PeV到接近ZeV的最新数据。在这整个能量范围内的数据可从实验卡斯卡德，卡斯卡德-格兰德和皮埃尔俄歇天文台。这里计算出的能谱正确地再现了膝盖以外的测量光谱，与广泛持有的预期相反，不需要其他河外源人口来解释数据，即使在能量远低于一般截止预期在$6 \times 10^{19}$ eV，格赖森-扎采平-Kuzmin关闭由于与宇宙学微波背景的相互作用。我们提出了几个预测的源人口，宇宙射线的组成和传播到地球，可以在不久的将来进行测试。
2012-01-30 astro-ph.HE
A scenario for the Galactic cosmic rays between the knee and the second-knee
我们进行了拟合测量的宇宙线光谱和簇射最大的深度之间的能量范围在$10^{15}$ ~eV和$10^{18}$ ~eV。我们认为一个银河系的组成部分，这是一个混合物的五个代表性的核物种（H，He，N，Si和Fe），我们采用刚性依赖破碎的幂律谱，我们允许一个河外的组成部分，成为强烈抑制能量降低。在$10^{15}$ ~eV的银河系成分的相对丰度被认为与在$10^{13}$ ~eV的直接测量值相当。光谱和成分的主要特征在这些场景中再现。谱膝是由H谱在$E_{\rm k}\simeq 3\times 10^{15}$ ~eV处的断裂引起的，尽管它被He的相当贡献加宽，He在大约$6\times 10^{15}$ ~eV处有一个断裂。在$E_{\rm la}\simeq 2\times 10^{16}$ ~eV处的低能踝与H和He银河系成分的强烈抑制以及较重成分的相对贡献增加有关，但在此能量处观察到的光谱硬化原来是由于河外成分的贡献增加。在$E_{\rm sk}\simeq 26 E_{\rm k}\simeq 8\times 10^{16}$ ~eV处的第二个拐点与银河系Fe成分的陡峭化有关。在能量约为$10^{17}$ ~eV时，宇宙线总通量由河外成分支配。拟合的参数取决于用于解释$X_{\rm max}$测量的强子模型以及在拟合中考虑的特定$X_{\rm max}$数据集。最大刚性截止…
2019-02-25 astro-ph.HE
Nonmonotonic change with energy of the mean logarithmic mass of cosmic rays in the knee region: the mechanism of formation of this feature and sources of particles
本文利用非经典扩散模型和源的软产生谱解释LHAASO观测到的膝区平均对数质量非单调变化，指出其由距地750–900 pc的本地pevatron及CNO贡献下降造成。
2025-09-02 astro-ph.HE
The knee in the cosmic ray energy spectrum
膝关节在宇宙射线能谱在3-4 PeV的状态的更新。我们认为，支持“单一来源”存在的证据比以前更有力。
2009-06-22 astro-ph.HE hep-ph
Ultra-High Energy Cosmic Rays: Results and Prospects
本文简要评述了从谱踝到最高能量的宇宙射线测量和解释的最新进展。在大约10^{17} eV处观察到一个膝盖的重原色和一个脚踝的轻原色。在所有粒子光谱中，光的分量在大约4 × 10 ^{18} eV处开始占主导地位，并揭示了从银河系到河外宇宙射线的过渡。在最高能量下的主要问题是关于在E > 4 × 10 ^{19} eV时观察到的通量抑制的起源。这是期待已久的GZK效应还是资源枯竭？回答这个问题的关键仍然是在最高能量下仍然很大程度上未知的质量组成。来自不同天文台的数据并不完全一致，人们已经开始共同努力解决这个问题。即使在最高能量下观察到的高水平的各向同性挑战模型的质子占主导地位的组合物，如果河外磁场的顺序是几个nG或less. We将讨论在该领域的实验和理论进展和未来十年的前景。
2014-04-19 astro-ph.HE
Microquasar Remnants as Pevatrons Illuminating the Galactic Cosmic Ray Knee
Key Laboratory of Particle Astrophysics and Experimental Physics Division and Computing Center, Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所粒子天体物理重点实验室及实验物理部计算中心）；TIANFU Cosmic Ray Research Center（天府宇宙线研究中心）；Department of Physics and Astronomy, University of Utah（犹他大学物理与天文系）
微类星体残骸通过磁连接性和源年龄的相互作用，主导了银河宇宙射线膝部的形成。
2026-09-02 astro-ph.HE
Spectral Softenings, Composition Bump, and Anisotropy Transition: A Consistent Picture of Cosmic-Ray Origin Below the Knee
Hebei Normal University（河北师范大学）；Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所）；University of Wisconsin–Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；TIANFU Cosmic Ray Research Center（天府宇宙线研究中心）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
基于DAMPE对碳、氧、铁等宇宙线成分的精确测量，结合空间依赖传播模型和邻近源贡献，统一解释了膝下能区的谱软化、成分凸起和各向异性转变，表明宇宙线来自多个源群体。
2026-06-15 astro-ph.HE
