Simulation Study of the Observed Radio Emission of Air Showers by the IceTop Surface Extension
对单个空气簇射的多探测器观测对于在精确确定单个事件的质量和能量等宇宙射线量方面取得重大进展至关重要，从而使我们在回答宇宙射线物理学中的未决问题方面向前迈进了一步。冰立方中微子天文台的表面阵列IceTop的增强目前正在进行中，包括在现有的冰切伦科夫坦克阵列上增加天线和反射器。无线电部分将通过提供X $_\text{max}$的估计和电磁级联的直接采样来改进初级粒子的表征，这两个部分对于每个事件的质量分类都很重要。一个原型站已在南极运行，并同时用储罐、闪烁器板和天线观测到阵雨。观测到的这些事件的无线电信号是独特的，因为它们是在70至350 MHz波段测量的，高于许多其他宇宙射线实验。我们将检测到的事件与CoREAS模拟的波形进行比较，与端到端的电子响应进行卷积，作为分析链的验证。使用检测器的响应和测量的原型站作为输入，我们更新了基于蒙特卡罗的研究增强的表面阵列的混合检测的空气阵雨的反射器和无线电天线的潜力。
2021-07-19 astro-ph.HE astro-ph.IM
Overview on the Tunka-Rex antenna array for cosmic-ray air showers (ICRC 2017)
通卡-雷克斯是一个$3\,$ km的$^2$大型天线阵，用于西伯利亚靠近贝加尔湖的TAIGA天文台的宇宙射线空气簇射。2016年秋季，通卡-雷克斯已经扩展到总共63个站，每个站都配备了SALLA天线，用于在$30-80\,$ MHz频段内运行的两个极化方向。所有的天线站都由现场的其他宇宙射线探测器触发，即，通卡-雷克斯与通卡-格兰德闪烁探测器阵列同时运行，并在晴朗的夜晚与通卡-133非成像空气-切伦科夫阵列同时运行。与以前的测量相比，白天和恶劣天气的触发使年暴露量增加了一个数量级，预计更高密度的天线将提高准确性-特别是宇宙射线质量组成。除了通卡-雷克斯的地位和潜力的概述最近发表的结果将被提交：通过比较无线电和空气切伦科夫信号相同的空气阵雨，通卡-雷克斯精度最重要的淋浴参数已被确定。方向精度约为$1^\circ$，对于高质量事件，簇射极大值深度精度$X_\mathrm{max}$优于$40\,$ g/cm $^2$，能量精度优于$15\,\%$。当使用Tunka-133测量的簇射几何形状时，甚至可以仅使用单个天线站来粗略估计簇射能量和$X_\mathrm{max}$。此外，通过使用完全相同的外部校准源的天线在LOPES实验中，我们已经表明，不同的空气簇射阵列的绝对能量尺度可以相互比较在$10\,\%$精度。因此，Tunka-Rex将提高TAIGA对能量高于$0.1\,$ EeV的宇宙…
2017-08-02 astro-ph.HE astro-ph.IM
Approximating new ice models with B-splines for improved IceCube event reconstruction: application to cascades and tracks
本文通过B样条改进IceCube冰模型，显著提升簇射角分辨率两倍，并优化高能缪子径迹的方向似然空间。
2023-07-26 astro-ph.HE astro-ph.IM
Towards a cosmic ray composition measurement with the IceAct telescopes at the IceCube Neutrino Observatory
本文介绍利用IceAct望远镜与IceTop及深层探测器联合测量宇宙线空气簇射，通过图神经网络和随机森林回归实现成分分析，以改进质量成分研究。
2023-07-26 astro-ph.HE astro-ph.IM
Science Case of a Scintillator and Radio Surface Array at IceCube
通过闪烁和无线电探测器的混合阵列对IceCube的表面阵列IceTop进行升级是由丰富的科学案例推动的。该反射器将降低测量空气簇射的阈值至约100 TeV，为中微子测量提供更有效的空气簇射否决权，并由于反射器和冰切伦科夫箱的不同响应而改善电磁和μ子簇射分量的分离。此外，这些消雪器将能够校准和补偿IceTop上方积雪的影响。无线电天线将提供电磁簇射分量的量热测量和对簇射最大值的直接灵敏度。因此，将冰中和表面上现有的冰-切伦科夫探测器与表面上新的闪烁和无线电探测器相结合，将能够在PeV至EeV范围内实现前所未有的事件质量分类精度。这将使冰立方成为南半球最精确的高能银河宇宙射线仪器。因此，混合阵列将为冰立方的主要科学案例做出重要贡献，了解宇宙射线的起源。除了宇宙射线科学目标外，混合阵列还为IceCube-Gen 2提供了必要的研发，该产品将具有更大的表面阵列，复杂的定时和通信技术以及高架表面结构。此外，混合阵列将提高对中微子测量的大气背景的理解，并开辟新的科学机会，例如寻找来自银河系中心的PeV伽马射线和质量相关的各向异性。
2019-08-29 astro-ph.HE astro-ph.IM
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
Simulation of radio signals from cosmic-ray cascades in air and ice as observed by in-ice Askaryan radio detectors
本文提出结合 CoREAS 与 GEANT4 的蒙特卡洛框架，模拟宇宙线大气簇射进入冰盖后的无线电发射，以评估中微子探测器本底与校准信号。
2024-08-08 astro-ph.HE astro-ph.IM
A Surface Radio Array for the Enhancement of IceTop and its Science Prospects
在当今时代，空气簇射的无线电探测已经取得了巨大的进展，以有效地提取这些空气簇射的属性。用射电探测方法成功地测量了能量达数百PeV的初级宇宙射线。也有人试图用这种技术观察高能中微子。目前测量宇宙射线空气簇射的射电实验大多在30-80 MHz的频率范围内进行。可以进行操作频带的优化，以使信噪比最大化，该信噪比可以通过与IceTop一起操作的南极处的无线电天线阵列来实现。这样的阵列可以改善用IceTop执行的空气簇射的重建。使用这样一个优化的无线电阵列的前景进行了讨论，用于测量从银河系中心的PeV能量的伽马射线。
2019-07-09 astro-ph.HE astro-ph.IM
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
Science Potential and Technical Design of the IceCube-Gen2 Surface Array (UHECR 2024)
本文介绍 IceCube-Gen2 地面阵列的设计，用于 PeV-EeV 宇宙线物理，通过闪烁体和无线电天线测量，孔径较 IceCube 增 30 倍，研究质量组成、各向异性及 PeV 光子。
2025-02-27 astro-ph.HE astro-ph.IM
Autonomous radiodetection of air showers with the TREND50 antenna array
TREND 50是一个无线电探测装置，由50个自触发天线组成，工作频率在50- 100 MHz，部署在中国天山的无线电安静山谷。TREND 50实现了其目标：自主无线电探测和识别空气簇射。由于采用了专门的离线选择算法，在该装置运行的前两年（2011年和2012年）的314个实时数据日期间记录的$7\cdot10^8$瞬态无线电信号中确实选择了564个空气簇射候选者。该事件率以及候选到达方向的分布与根据模拟从宇宙射线诱导的空气簇射所预期的一致，假设背景事件对最终样品的额外$\sim$ 20%污染。该结果是以降低的空气簇射检测效率为代价获得的，估计为$\sim$ 3%。这种低效率主要是由于设置的大量死区时间。这一结果为GRAND项目的第一阶段GRANDProto 35实验铺平了道路。
2019-03-27 astro-ph.HE astro-ph.IM
Characterizing IceTop Response to Low-Energy Air Showers
本研究基于模拟与测量计数率评估了IceTop探测器对GeV至TeV低能大气簇射的响应，将其与初级宇宙射线关联以研究宇宙射线通量调制，并展示了不同鉴别器阈值下探测器的长期行为以校准其对环境变化的响应。
2025-10-12 astro-ph.HE
Estimation of $X_\mathrm{max}$ for air showers measured at IceCube with elevated radio antennas of a prototype surface station
本研究利用部署在南极的增强型表面阵列原型站的三臂星形无线电天线，通过将观测事件直接与CoREAS模拟对比的最先进重建方法，估计了空气簇射的能量和$X_\mathrm{max}$，以确定宇宙射线质量组成。
2023-07-28 astro-ph.HE astro-ph.IM
Enhancing air-shower observations: Results from an IceCube Surface Array Prototype Station
本文介绍IceTop表面阵列增强原型站，通过射电天线与闪烁体探测器降低探测阈值并提高精度，展示了空气簇射探测的最新结果。
2025-06-11 astro-ph.HE
Radio detection of air showers with the ARIANNA experiment on the Ross Ice Shelf
阿里安纳六角形射电阵列（HRA）是一个处于试验阶段的实验，旨在探测能量超过10^16 eV的宇宙成因中微子。最像中微子的背景来自空气簇射的无线电发射。本文报道了在模拟和探测宇宙射线信号方面所做的努力。本文描述了全射电自触发数据集，给出了在\unit [100-500]{MHz}频率范围内探测到的空气簇射信号的性质及其对中微子探测的影响。38个空气簇射信号的波形特征明显，与模拟结果吻合较好，证明了ARIANNA对中微子射电信号的高分辨能力。在平均能量为$6.5^{+1.2}_{-1.0}\times10^{17}$ eV的宇宙线通量被测量为$1.1^{+1.0}_{-0.7}\times10^{-16}$ eV $^{-1}$ km $^{-2}$ sr $^{-1}$ yr $^{-1}$和一个五重符合事件被用来说明ARIANNA探测器重建空气簇射的到达方向和能量的能力。
2017-03-01 astro-ph.HE astro-ph.IM
Askaryan radiation from neutrino-induced showers in ice
本文提出了一种半解析的方法来计算由冰中的任意味中微子引起的簇射中的相干Askaryan辐射。我们比较了我们的结果与一个完整的蒙特卡罗模拟的基础上ZHAireS代码。这种方法能够在时域中的任何实验相关的观察者位置处再现矢势，从而再现电场。这项工作扩展了已发表的结果只适用于电子诱导簇射。我们建立的有效性的半解析计算的无线电信号所产生的所有类型的中微子在冰引起的阵雨。该方法是计算效率高，只需要作为输入的纵向电荷过剩档案的簇射和参数化的矢量势在远场区域的簇射在切伦科夫角，我们也提供。我们的方法避免了每次在给定的观测位置计算无线电脉冲时跟踪数百万个粒子对电场的贡献。这些结果可以很容易地用于解释实验所取得的数据，并在未来的计划和设计的基础上的无线电技术在冰的倡议。
2020-03-21 astro-ph.HE
Tunka-Rex: energy reconstruction with a single antenna station (ARENA 2016)
通卡-雷克斯（Tunka-Rex）是一个探测西伯利亚空气阵雨的无线电探测器。从2012年到2014年，通卡-雷克斯与其主机实验通卡-133空气切伦科夫阵列一起运行，该阵列提供触发，数据采集和独立的空气淋浴重建。结果表明，对于至少有3个天线的事件，利用距簇射轴120 m处的射电振幅作为能量估计，Tunka-Rex方法可以重建出精度为15%的空气簇射能量。使用来自主实验Tunka-133的空气簇射几何形状（簇射核心和方向）的重建，能量估计器原则上已经可以通过接近参考距离的单个天线的测量获得。本文提出了一种只需要一根天线就可以实现同相轴选择和能量重构的方法，其精度可达20%左右。该方法增加了有效探测器面积，降低了天顶距和能量的阈值，导致比标准重建中多三倍的事件。
2017-02-01 astro-ph.HE astro-ph.IM
Radio detection of Cosmic Rays with the IceCube Surface Array Enhancement
本文介绍了在IceTop表面阵列增加射电天线和闪烁体探测器以增强宇宙线探测，报告了原型站射电天线与IceTop的大气簇射符合测量结果及角分辨率，并详述了最新野外考察期间两个新站点的部署与调试。
2025-09-16 astro-ph.HE astro-ph.IM
Radio detection of Extensive Air Showers (ECRS 2016)
宇宙射线空气簇射的主要由地磁产生的无线电发射的探测提供了空气切伦科夫和空气荧光探测的替代方案，因为它不限于晴朗的夜晚。像这些已建立的方法一样，无线电信号对量热能量和电磁簇射分量的最大值的位置敏感。这使得天线阵列成为粒子探测器阵列的理想延伸，其能量超过初级宇宙射线粒子的阈值约100 PeV。在过去的几年里，宇宙射线空气簇射的数字无线电技术再次取得了重大进展，现在有一个一致的图像，由几次测量证实的发射机制。AERA和Tunka-Rex天线阵列的最新结果证实，簇射能量的绝对准确性与其他探测技术一样好。此外，对无线电信号簇射最大值的敏感性已经在通卡-雷克斯的空气切伦科夫测量的直接比较中得到证实。密集天线阵列LOFAR在宇宙射线质量组成的准确性方面已经可以与现有技术相媲美。在未来，新一代的无线电实验可能会推动这一领域的发展：要么为倾斜的宇宙射线或中微子簇射提供极大的曝光量，要么像澳大利亚的SKA核心那样，提供极其详细的测量。
2017-01-19 astro-ph.HE astro-ph.IM
A novel approach for air shower profile reconstruction with dense radio antenna arrays using Information Field Theory
本文提出基于信息场论的新框架，利用密集无线电天线阵列数据高效重建空气簇射纵向轮廓，超越仅恢复Xmax，并验证于LOFAR模拟数据，助力宇宙射线质量组成研究。
2025-08-06 astro-ph.HE astro-ph.IM
Air Shower Detection by Arrays of Radio Antennas (ISVHECRI 2018)
天线阵列正开始对高能天体粒子物理学作出重要贡献，最近在空气簇射的无线电技术方面取得的进展为这种贡献提供了支持。这篇文章更新了我在Prog.部分核物理93（2017）1 [arXiv：1607.08781]。它侧重于目前和计划中的大气粒子级联无线电阵列，并简要提到一些在其他介质，如冰的发展原型实验。虽然成为今天宇宙射线核的标准技术，但在未来，无线电探测可能会推动PeV和EeV能量的所有类型的初级信使的领域，包括光子和中微子。在宇宙射线物理学中，除了高统计数据外，精确度也变得越来越重要。各种天线阵列已经证明，它们可以与传统技术在到达方向，能量和簇射最大值位置的准确性上竞争。将天线和粒子探测器组合在一个阵列中，是以较低的额外成本提高高能宇宙射线总体精度的直接方法。特别是无线电和μ子探测器的组合不仅可以提高宇宙射线质量组成的准确性，而且还可以增加γ-强子分离并促进PeV和EeV光子的搜索。最后，无线电技术可以扩展到大面积，为超高能中微子天文学提供所需的巨大孔径。
2018-11-05 astro-ph.HE astro-ph.IM
Time Calibration of the Radio Air Shower Array LOPES
LOPES是由30个校准偶极天线组成的数字读出天线阵列。它位于卡尔斯鲁厄研究中心的KASCADE-Grande实验场地，测量40至80兆赫频带内宇宙射线空气簇射的无线电发射。LOPES由KASCADE触发，并使用KASCADE重建的簇射轴作为分析无线电脉冲的输入。因此，当所有天线的信号被数字合并以形成进入簇射方向的波束时，LOPES作为干涉仪工作。为了对无线电信号的相干性敏感，需要精确到1 ns量级的精确时间校准。因此，有必要知道每个天线的延迟，这是时间和频率相关的。在分析中进行几次校准测量以纠正这种延迟：通过记录在已知时间发射的测试脉冲，定期测量每个天线的群延迟（大约每年一次）。此外，通过所谓的相位校准方法连续监测延迟：信标（偶极天线）连续发射63.5 MHz和68.1 MHz的两个正弦波。由此，可以在无线电事件的后续分析中将延迟的变化检测为这些频率处的相位的变化。最后，模拟电子器件的色散已被测量，以考虑延迟的频率依赖性。
2009-07-17 astro-ph.HE astro-ph.IM
Cosmic Ray Detection with the IceTop Enhancement
本文介绍了IceCube表面阵列增强装置SAE的部署与校准进展，并利用原型站三天线数据初步估计了宇宙射线空气簇射极大值位置，为原初粒子质量研究及IceCube-Gen2表面阵列奠定基础。
2025-06-23 astro-ph.HE astro-ph.IM
Multiplicity of TeV muons in extensive air showers detected with IceTop and IceCube
利用 IceTop 和 IceCube 符合测量近垂直广延大气簇射，通过估计能量高于 500 GeV 的缪子数量，发现在 2.5-100 PeV 能量下 TeV 缪子平均多重数与三种强子模型模拟预期吻合，但与 GeV 缪子密度等观测量存在张力。
2023-07-27 astro-ph.HE
Radio Detection of ultra-high-energy Cosmic-Ray Air Showers
Bartol Research Institute, Department of Physics and Astronomy, University of Delaware（特拉华大学巴托尔物理与天文学研究所）；Institute for Astroparticle Physics, Karlsruhe Institute of Technology (KIT)（卡尔斯鲁厄理工学院高能粒子物理研究所）
本文介绍射电天线探测超高能宇宙射线大气簇射的原理、观测站及近期成果，强调其精度媲美传统技术，并展望其在下一代实验及搜寻光子和中微子中的作用。
2025-02-27 astro-ph.HE astro-ph.IM
Electric-Field Reconstruction for Radio Detection of Inclined Air Showers in Three Polarizations
本文提出一种解析的$\chi^2$最小化方法，用于三偏振射电探测中斜向空气簇射的电场重建，在63°至80°天顶角范围内实现优于4%和6%的振幅与能量通量估计精度，并证明垂直偏振天线可提升重建精度。
2025-07-10 astro-ph.HE astro-ph.IM
Machine learning driven reconstruction of cosmic-ray air showers for next generation radio arrays
针对下一代射电阵列，本文提出用图神经网络重建宇宙射线簇射参数（方向、核心、能量、Xmax），基于CoREAS模拟库训练，为IceCube-Gen2等提供可扩展方案。
2025-07-09 astro-ph.HE astro-ph.IM
Simulation of the propagation of CR air shower cores in ice
目前正在探索新的无线电探测技术，以探测在极地冰中相互作用的超过PeV尺度的天体物理中微子。由于无线电波在介质中的衰减长度很长，可以预期这种仪器也将对宇宙射线空气簇射的无线电发射敏感。此外，宇宙射线空气簇射击中高海拔冰层将引发冰内粒子级联，也导致无线电发射。我们提出的第一个结果的详细模拟在冰延续这些宇宙射线引起的粒子级联，使用CORSIKA蒙特卡罗代码和Geant4模拟工具包的组合。我们给出了这样的粒子级联的一般特征的概述，并提出了一个参数化的纵向和横向粒子分布的Xmax。我们讨论了观测冰粒子级联的可行性，无论是通过检测的Askaryan无线电发射，以及通过使用雷达反射技术。基于这些结果，我们发现，预期的信号从冰宇宙射线诱导粒子级联的延续将是非常相似的中微子信号。这意味着在寻找中微子候选者时，对这些事件的彻底了解是必要的，同时它也有望成为一个有趣的原位天然校准源。
2022-02-17 astro-ph.HE
Exploring the sensitivity of in-ice radio detectors to cosmic ray mass composition
University of Chicago（芝加哥大学）
该研究表明冰中无线电探测器可通过模拟簇射的横向宽度与 Askaryan 谱形状，测量 $10^{17}$eV 以上宇宙射线质量组成，其核心宽度与 $\rm X_{max}$ 高度相关。
2026-09-02 astro-ph.HE astro-ph.IM
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
Cosmic Ray Measurements with IceCube and IceTop
IceCube是一个位于地理南极深冰中的200公里切伦科夫探测器。在深冰探测器的主要事件产量包括穿透大气μ介子的能量超过约300 GeV，产生于宇宙射线空气淋浴。此外，表面阵列，冰顶，测量电磁分量和GeV μ子的空气淋浴。因此，IceCube和IceTop提供了独特的机会，可以用前所未有的统计数据非常详细地研究宇宙射线。我们将介绍最近从IceCube和IceTop进行的喜剧射线测量结果。在这篇综述中，我们将重点介绍从250 TeV到EeV范围内的宇宙射线能谱测量及其3 PeV以上的质量组成。我们还将报告最近的测量结果的μ子含量的空气淋浴和讨论他们的一致性预测从目前的强子相互作用模型。
2022-08-03 astro-ph.HE
Status of air-shower measurements with sparse radio arrays (ARENA 2016)
假设读者已经熟悉宇宙线空气簇射的原理，本论文摘要给出了宇宙线空气簇射的无线电技术的现状和未决问题。它包括了本次会议上没有出现的选定实验的最新结果，例如，LOPES和TREND。目前的无线电阵列，如AERA或通卡-雷克斯，已经证明，在合理的成本下，天线间距为200米的情况下，可以对几平方公里的区域进行测量。对于初级粒子的能量，这种稀疏的天线阵列已经可以在绝对精度上与其他精确技术竞争，例如空气荧光或空气切伦科夫光的检测。随着天线校准的进一步改进，无线电检测可能变得更加准确。对于簇射最大值的大气深度Xmax，目前只有密集阵列LOFAR具有与荧光技术相似的精度，但Xmax的射电测量的分析方法仍在开发中。此外，无线电和μ子测量的结合预计将提高质量组成的准确性，这种全天候的记录并不像光探测方法那样局限于晴朗的夜晚。因此，无线电天线将是一个有价值的附加任何空气淋浴阵列的目标是超过100 PeV的能量范围。
2017-01-31 astro-ph.HE astro-ph.IM
Imaging the radio-wave emission from extensive air showers
Radboud University Nijmegen（奈梅亨拉德堡德大学）；Nationaal Instituut voor Kernfysica en Hoge Energie Fysica (NIKHEF)（荷兰核与高能物理国家研究所）；Max-Planck-Institute for Nuclear Physics（马克斯·普朗克核物理研究所）
本文提出通过成像无线电波观测宇宙射线诱导的大气簇射，展示了该技术与切伦科夫技术的相似性，并指出多天线相机能更有效地捕捉单天线无法获取的信号。
2026-05-15 astro-ph.HE astro-ph.IM
Cosmic Ray Spectrum and Composition from PeV to EeV from the IceCube Neutrino Observatory
南极冰立方中微子观测站是一个多成分探测器，能够测量PeV至EeV的宇宙射线能谱和成分，该能量区域通常被认为涵盖了从银河系到河外的宇宙射线源的过渡。表面的IceTop阵列对空气簇射的电磁部分敏感，而深层冰阵列检测空气簇射的高能（TeV）μ子分量。IceTop的重建簇射尺寸参数S $_{125}$被展开成高统计的全粒子能谱。此外，对于穿过两个阵列的空气簇射，在冰中重建的μ子能量损失信息与S $_{125}$在机器学习算法中相结合，以同时提取元素组的所有粒子能谱和单个谱。的所有粒子的光谱以及光谱的个别元素组。
2019-08-21 astro-ph.HE
Plans for a new array of radio antennas for the detection of air showers at the 433m surface-detector array of the Pierre Auger Observatory
本文提出在Pierre Auger Observatory部署新射电天线阵列的设计方案，通过结合地下μ子探测器实现高效射电探测，以联合研究μ子成分与簇射最大深度，从而更准确地确定宇宙射线质量成分。
2025-03-03 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
LOPES-3D, an antenna array for full signal detection of air-shower radio emission
为了更好地了解大面积空气簇射发射的无线电信号，并进一步发展高能宇宙射线的无线电探测技术，LOPES实验被改装为LOPES-3D。LOPES-3D能够测量宇宙射线空气簇射的无线电发射的电场的所有三个矢量分量。对垂直分量的额外测量应该会提高方向和能量等初级宇宙线参数的重建精度，提高对倾斜簇射的灵敏度，并将有助于验证大气中发射机制的模拟。LOPES-3D将评估矢量测量在大规模应用中的可行性。为了直接测量所有三个电场分量，部署了定制的天线类型（三极）。天线类型的变化需要新的前置放大器和整体重新校准。给出了系统的重构和标定过程，并证明了LOPES-3D的可操作性。
2013-03-27 astro-ph.HE astro-ph.IM
First measurements with prototype radio antennas for the IceTop detector array
用无线电天线扩展大规模空气簇射阵列可以提高探测器的性能，因为宇宙射线空气簇射的无线电发射提供了对电磁分量的额外测量。IceCube表面探测器IceTop与无线电探测器以及新的粒子探测器以混合方式进行仪器化，将提高测量和重建精度，并允许对高度倾斜的空气簇射进行表征。这将使人们能够更好地了解冰中中微子测量的大气背景。它还为新的科学案例提供了机会，例如从银河系中心寻找PeV伽马射线，从冰立方网站全年可见，倾角为61 $^{\circ}$。除了已经在南极运行的几个闪烁体粒子探测器外，还于2019年1月在IceCube现场部署了两个原型无线电天线，使用与闪烁体相同的DAQ系统。这些天线作为未来部署无线电天线的测试装置，扩展了IceTop足迹内计划的闪烁体阵列。在本程序中，将介绍用于部署的天线以及处理粒子和无线电探测器信号的混合DAQ系统。在南极的第一次测量结果将被提出，未来的计划，一个完整的混合粒子和无线电探测器阵列内的冰顶足迹将被显示。
2019-08-28 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.ins-det
A Scintillator and Radio Enhancement of the IceCube Surface Detector Array
预计将对现有的冰立方表面阵列（冰顶）进行升级，增加闪烁探测器和可能的无线电天线。增强的阵列将校准积雪对冰顶探测到的宇宙射线阵雨重建的影响，并提高表面阵列的否决能力。此外，这种无线电天线、反射器和切伦科夫坦克的混合表面阵列将为冰立方实现许多互补的科学目标，例如提高宇宙射线质量组成的准确性，搜索来自银河系中心的PeV光子，或对强子相互作用模型进行更彻底的测试。2018年1月，两个原型站已分别在南极部署了7个闪烁探测器。这些研发研究为以最小的努力集成无线电天线提供了机会。
2019-03-11 astro-ph.HE astro-ph.IM
A prototype station of the IceCube-Gen2 Surface Array at the Pierre Auger Observatory
本研究分析了IceCube-Gen2原型站无线电天线观测到的空气簇射，并与Pierre Auger Observatory最密集阵列的水切伦科夫探测器探测结果相符，实现了两项实验的交叉验证。
2025-07-11 astro-ph.HE astro-ph.IM
The IceCube Neutrino Observatory III: Cosmic Rays
宇宙射线和相关测量：冰顶概览;冰顶校准;宇宙射线组成;气簇测量;宇宙射线μ子研究; PeV伽马射线研究;宇宙射线各向异性;福布什减少;向第32届国际宇宙射线会议提交论文，北京，2011年。
2011-11-23 astro-ph.HE astro-ph.IM
Cosmic-Ray Composition analysis at IceCube using Graph Neural Networks
IceCube中微子观测站是一个深埋在南极冰层中的多组件探测器。本程序将讨论冰立方及其表面阵列IceTop的综合操作分析，以估计宇宙射线的组成。这项工作将描述一种新的图形神经网络为基础的方法来估计初级宇宙射线的质量，利用信号足迹信息和重建的宇宙射线空气簇射参数。此外，这项工作还将引入新的成分敏感参数，以改善对宇宙射线成分的估计，并有可能提高我们对宇宙射线空气簇射中高能μ子含量的理解。
2023-01-18 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.data-an
The cosmic-ray air-shower signal in Askaryan radio detectors
我们讨论的无线电发射从高能宇宙射线诱导的空气阵雨击中地球表面之前，级联已经在大气中消失。感应发射产生的无线电信号应该可以在目前运行的Askaryan无线电探测器中检测到，该探测器是为了寻找冰中的GZK中微子通量而建造的。计算中包括了空气中辐射、冰中辐射以及粒子束穿过空气-冰边界时的相干跃迁辐射。
2015-11-25 astro-ph.HE
Study of High pT Muons in IceCube
在宇宙线空气簇射中，通过重夸克的半轻子衰变和高pT的K介子和π介子的衰变，产生了具有高横动量（pT）的μ子。这些高p_T μ子与簇射芯μ子束有很大的横向间距。IceCube非常适合于高p_T μ子的探测。表面簇射阵可以确定宇宙线空气簇射的能量、核心位置和方向，而冰内簇射阵可以重建高p_T μ子的能量和方向。这使得可以在大于150米的距离处测量退相干函数（横向分离光谱）。μ子p_T可以从μ子能量（通过dE/dx测量）和横向间隔来确定。高p_T μ子谱也可以在微扰QCD框架下计算，该谱对宇宙线成分敏感。
2009-09-01 astro-ph.HE
On the feasibility of RADAR detection of high-energy neutrino-induced showers in ice
在这篇文章中，我们试图回答的问题，雷达探测技术是否可以用于探测高能中微子诱导粒子级联的冰。一个高能中微子在冰中相互作用会引起一个粒子级联，也被称为粒子簇射，以接近光速的速度移动。通过时，级联将使介质蒸发，留下一个等离子体管。等离子体管的不同特性，如其寿命、尺寸和电荷密度，将用于估计是否有可能通过雷达探测技术探测到该管。接下来的电离电子的第二个等离子体由于移动质子引起的粒子级联进行了讨论。获得了电子等离子体级联诱导粒子的能量阈值为4PeV，质子等离子体为20PeV。这使得雷达探测技术，如果成功的话，可以覆盖目前运行的中微子探测器中几个PeV和几个EeV之间的能隙，在低侧，冰立方耗尽事件，而在高侧，Askaryan无线电探测器开始有很大的有效体积。
2014-08-07 astro-ph.HE
Anisotropy of TeV and PeV cosmic rays with IceCube and IceTop
高能宇宙射线与地球大气层的相互作用产生了大量含有大量μ子成分的次级粒子的空气簇射。通过利用中微子望远镜对高能μ子的灵敏度，有可能使用这些探测器进行精确的宇宙射线研究。宇宙射线μ介子事件的高速率提供了高统计数据样本，可用于在千分之一水平上寻找母粒子到达方向的各向异性。本文报道了用IceCube中微子望远镜在20-400 TeV能量范围内在多个角尺度上收集的宇宙线数据中各向异性的观测结果。来自位于冰立方上方冰面上的IceTop空气淋浴阵列的新数据显示出与高能冰立方结果一致的各向异性。冰顶对大范围空气簇射的所有成分的敏感性将使我们能够更详细地探索与所观察到的各向异性相关的初级宇宙射线的特征。
2012-05-17 astro-ph.HE
On the transition radiation interpretation of anomalous ANITA events
本研究针对反常ANITA事件的渡越辐射解释假说，扩展ZHS程序计算穿越冰面的大气簇射相干脉冲，发现其极性与经冰面反射的宇宙射线簇射脉冲一致，从而排除了渡越辐射作为该反常事件的解释。
2023-11-09 astro-ph.HE
Recent Results of Cosmic Ray Measurements from IceCube and IceTop
IceCube是一个100公里的切伦科夫探测器，位于地理南极的深冰中。深冰探测器中的主要事件产率由能量超过几百GeV的宇宙射线空气簇射产生的穿透大气μ子组成。此外，部署在IceCube深冰探测器上方的表面阵列IceTop测量空气簇射的电磁信号和低能μ子。因此，IceCube和IceTop提供了通过大量统计数据非常详细地研究宇宙射线的独特机会。我们讨论的最新结果的空气簇射测量冰立方和冰顶，包括宇宙射线的能谱从250 TeV的EeV的范围。我们还将报告测量的宇宙射线质量组成的PeV到EeV的范围，并显示最近的结果，在南半球的PeV伽马射线源的搜索。此外，还将报告利用冰立方和HAWC观测站的综合数据对宇宙射线各向异性进行全天空分析的结果。最后，我们将提出一个测量的μ介子的密度在GeV范围内，并讨论其一致性与预测强子相互作用模型。
2019-09-10 astro-ph.HE
Radio-Morphing: a fast, efficient and accurate tool to compute the radio signals from air-showers
无线电探测空气簇射是一项成熟的技术，在过去几十年中得到了发展。随着越来越大规模的实验，需要大量的空气簇射模拟来评估每个天线位置的无线电信号。Radio Morphing就是为了这个目的而开发的。它是一种半分析工具，能够根据给定位置的一个单一参考簇射的模拟数据，快速计算任何位置的任何空气簇射发射的无线电信号。它依赖于无线电发射的简单电磁标度定律（即，电场），然后在期望位置插入无线电脉冲。我们在这里提出的无线电变形方法，最近已实施的重大改进。升级版是基于修订和完善的标度定律，来自物理原理。它还包括一个新的空间插值技术，一个优秀的信号授时精度的纳秒的一部分，可以达到。这种新的实现，提供了模拟信号的峰-峰幅度的ZHAireS模拟的相对差异低于10%（分别为25%）的91%（99%）的天线，而计算时间减少了超过2个数量级相比，标准的模拟。这使得Radio Morphing成为一种有效的工具，可以快速准确地计算空气淋浴无线电信号。Askaryan发射的进一步实现或使得能够使用地磁场的输入值，将使与ZHAireS的相对差异减少几个百分点，并使该方法更具通用性。
2022-02-11 astro-ph.HE astro-ph.IM
A reconstruction procedure for near horizon extensive air showers based on radio signals
非常倾斜的广泛的空气簇射（EAS），既有下行和上行的轨迹，特别是针对下一代扩展无线电阵列，如GRAND。重建具有这些特定几何形状的阵雨的入射方向、核心位置、初级能量和组成的方法仍有待开发。为了实现这一目标，我们提出了一个新的重建过程的基础上的到达时间和幅度的无线电信号，在每个天线站测量。这种混合重建方法利用了在远离发射区域的天线水平处观察到发射的事实，从而允许点状发射描述。由于这个假设，到达时间建模后的球面波阵面发射，这提供了可能性重建的无线电发射区作为一个固定点沿簇射轴。从这一点出发，通过角分布函数（ADF）描述天线水平的幅度分布，同时考虑所有地磁不对称性和早期后期效应以及非常倾斜的EAS所特有的附加信号不对称性。该方法在0.1°范围内的到达方向重建方面显示出有希望的结果，即使考虑到实验的不确定性，以及能量重建和主要成分识别的有趣潜力。
2021-07-07 astro-ph.HE astro-ph.IM
Coherent Cherenkov radio pulses from hadronic showers up to EeV energies
计算了冰中强子簇射发射的切伦科夫射电脉冲，簇射能量在EeV范围内。这是通过对簇射发展和簇射中过量电荷发展时发出的相干无线电脉冲进行三维模拟而获得的。为此，已经开发了一个Monte Carlo，ZHAireS，结合AIRES的高能强子相互作用能力，和TIERRAS的稠密介质传播能力，与精确的低能跟踪和特定的算法，以计算ZHS中的射电辐射。一个细化技术的实施和优化，允许模拟的无线电脉冲诱导的阵雨高达10 EeV的冰。通过与GEANT4和ZHS程序计算结果的比较，验证了该程序的有效性。除电子和正电子外，其他簇射粒子（主要是π介子和μ介子）对脉冲的贡献低于1%。本文将强子簇射的特征和相应的切伦科夫频谱与纯电磁簇射的特征进行了比较。讨论了谱与簇射能量和高能强子模型的关系，给出了冰中强子簇射射电辐射的参数化方法。
2012-04-16 astro-ph.HE
LOPES 3D -- studies on the benefits of EAS-radio measurements with vertically aligned antennas
LOPES实验是在德国卡尔斯鲁厄现有的空气簇射阵列KASCADE-Grande上建造的无线电干涉仪。LOPES的最后一种配置被称为LOPES 3D，由十个三极天线组成。这些天线中的每一个都由三个交叉的偶极子组成，东西向，南北向，垂直排列。有了这个，LOPES 3D有独特的可能性来研究在良好理解和校准的粒子探测器阵列KASCADE-Grande的环境中使用垂直对齐天线进行测量的好处。利用三个空间重合天线的测量允许电场矢量的冗余重建。开发和测试了几种利用冗余的方法。此外，在LOPES中，第一次可以研究偏振和方向相关的背景噪声。使用LOPES 3D可以证明，当包括垂直排列天线的测量时，无线电探测对于倾斜簇射达到更高的效率，并且垂直分量对于倾斜簇射的测量变得更加重要。在这篇文章中，我们讨论了三个冗余重建电场矢量的最佳组合的加权方案。此外，我们讨论了这些加权方案的影响，重建空气淋浴使用无线电方法的能力。我们展示了倾斜阵雨的无线电效率的估计，重点是垂直排列的天线测量的好处，我们提出了在不同的极化方向相关的噪声。
2022-08-31 astro-ph.HE astro-ph.IM
Study of Mass Composition of Cosmic Rays with IceTop and IceCube
冰立方中微子观测站是南极的一个多部件探测器，用于探测天体物理事件中出现的高能粒子。这些粒子为我们提供了对其来源的基本性质和行为的见解。除了它在中微子天文学中的主要用途和优点外，将IceCube与其表面阵列IceTop结合使用也使其成为独特的三维宇宙射线探测器。这一独特的特征有助于在从银河系到河外源的过渡区进行详细的宇宙射线分析。我们将介绍在建立初级宇宙射线质量估算框架的多个方面取得的进展。第一种技术依赖于表面信号分布的基于似然性的分析，并改进了标准重建技术。第二个使用图神经网络中的先进方法，除了IceTop的全局淋浴足迹功能之外，还使用完整的冰中淋浴足迹。两种方法的组成分析之间的比较，以及一个可能的扩展的分析技术，亚PeV宇宙射线空气簇射也将被讨论。
2021-07-20 astro-ph.HE
The signatures of secondary leptons in radio-neutrino detectors in ice
冰中中微子相互作用后的射电辐射的检测是一种很有前途的技术，以获得显着的灵敏度与能量以上的中微子PeV。可探测到的无线电发射来自冰中的粒子簇射。到目前为止，探测器模拟只考虑了中微子初级相互作用的射电辐射。在这项研究中，现有的模拟工具已被扩展到涵盖从μ子和金牛座的次级相互作用。我们发现两个轻子的次级相互作用加起来可达中微子探测器有效体积的25%。此外，μ介子和τ中微子可以产生几个可探测的簇射，结果是双重签名并不构成τ中微子的唯一签名。我们还发现，大气μ介子的背景从宇宙射线是不可忽略的冰阵列和空气簇射否决应被认为是有益的无线电探测器。
2020-09-11 astro-ph.HE
Prospects for measuring the longitudinal particle distribution of cosmic-ray air showers with SKA
我们探讨的可能性，测量的纵向轮廓的个别空气淋浴超过$X_{\rm max}$时，使用非常密集的无线电阵列，如SKA。将在澳大利亚建造的平方公里阵列的低频部分的特点是在半径500米的内核区域内有大约$50,000$天线的巨大天线密度，频带从50到350兆赫。从CoREAS模拟，SKA-Low天线模型加上噪声贡献，以及适应LOFAR分析脚本，我们获得了簇射最大值$X_{\rm max}$和能量的分辨率，大大优于LOFAR。已经从这个设置，我们表明，至少有一个额外的参数的纵向轮廓可以测量。这将通过测量额外的成分依赖量来改进质量成分分析。此外，它将提供一个机会来区分强子相互作用模型的不同预测，从而在人造加速器之外的能级上为强子物理学做出贡献。
2023-03-16 astro-ph.HE astro-ph.IM
