Reconstructing inclined extensive air showers from radio measurements
我们提出了一种用于大范围空气簇射的重建算法，其天顶距在65 $^\circ$和85 $^\circ$之间，使用30-80 MHz频段的无线电天线测量。我们的算法是基于来自CoREAS模拟的信号模型，该模型明确考虑了电荷过剩和地磁辐射的叠加以及早期-晚期效应所引入的不对称性。我们利用拟合参数之间的相关性来降低维数，从而确保拟合过程的稳定性。我们的方法达到了重建效率接近100%的固有分辨率的电磁能量的重建远低于5%。它可以用于即将到来的使用30-80 MHz频段的大型无线电探测阵列，特别是Pierre Auger天文台的AugerPrime无线电探测器，并且可能适用于GRAND等在更高频率下工作的实验。
2022-08-30 astro-ph.HE astro-ph.IM
Identification of the primary mass of inclined cosmic ray showers from depth of maximum and number of muons parameters
在目前的工作中，我们进行了研究的混合探测器采用荧光望远镜和粒子探测器在地面上使用模拟数据的高能宇宙射线质量识别能力。它涉及到分析广泛的阵雨与天顶角超过60度，利用联合分布的最大深度和μ子大小在地面水平作为质量鉴别参数。的相关性和灵敏度的主要质量进行了研究。两种不同的技术-聚类算法和神经网络-采用分类的大规模身份的事件的基础上。典型的识别性能的实现结果的报告和讨论。该分析可以以非常直接的方式扩展到垂直簇射，或者可以补充来自不同类型探测器的额外的可分辨观测值。
2013-06-12 astro-ph.HE astro-ph.IM
Loss of coherence and change in emission physics for radio emission from very inclined cosmic-ray air showers
本文针对极倾斜宇宙射线大气簇射，发现了其无线电辐射中存在新的极化模式与相干性损失，打破了仅含Askaryan和横向电流的经典描述，为下一代实验探测与重建提供了指导。
2024-04-22 astro-ph.HE astro-ph.IM
Polarisation signatures in radio for inclined cosmic-ray induced air-shower identification
自主无线电检测，即，用独立的无线电阵列探测空气簇射是下一代天体粒子探测器需要克服的主要技术挑战之一。在这种情况下，我们研究模拟无线电信号的极化签名，以识别宇宙射线和中微子引发的相关空气簇射。我们比较了两个无线电发射源（电荷过剩和地磁），并表明，前者几乎可以忽略不计的倾斜（天顶角$>65^{\circ}$）宇宙线空气簇射。这基于总电场沿局部磁场方向的投影，在DAQ级提供了有效的背景抑制标准。对于测量三个正交极化的天线，即使在在线处理中，也可以很容易地计算出这个相关的量。独立于实验天线布局，我们估计，假设噪声事件的随机极化，从$\approx 72\%$（对于非有利的探测器位置）到$\approx 93\%$（对于有利的位置）的噪声诱导事件的拒绝和87%（93%）的触发效率与$3σ$（$5σ$）触发阈值水平应该是可以实现的。我们还表明，中微子引起的阵雨提出了一个电荷过剩地磁信号比高达$\sim 10$倍高于宇宙射线阵雨。虽然这一特性使得通过这里开发的方法识别中微子诱导的簇射具有挑战性，但它提供了一个有效的标准来离线区分宇宙射线和中微子原色。较强的电荷过剩发射也将有助于重建空气簇射参数，如核心位置。
2022-11-07 astro-ph.HE astro-ph.IM
The center of lateral iso-density contours for inclined cosmic air showers
天顶角不为零的宇宙空气簇射的水平横向密度是不对称的。这种不对称性是由等密度线向椭圆的拉伸和椭圆线中心相对于簇射中心的偏移构成的。这种变化是由大气衰减引起的。衰减的建模导致作为天顶角和等密度等值线的大小的函数的偏移的方程。通过研究模拟阵雨的横向密度变化，得到了一个更精确的方程。它示出了如何转移可以被纳入一个椭圆形的横向密度函数。移位的线性近似允许移位的椭圆密度的解析解。并与模拟阵雨资料进行了比较。
2015-08-28 astro-ph.HE
Enhancing the cosmic-ray mass sensitivity of air-shower arrays by combining radio and muon detectors
空气簇射的μ子和电磁成分对初级宇宙粒子的质量很敏感。这些成分的大小可以用地面上的粒子探测器来测量，电磁成分也可以通过其在大气中的无线电发射来间接测量。对于非常倾斜的簇射，电磁粒子不会到达地面。相反，大气对无线电辐射是透明的，其在地面上的足迹随着天顶角的增加而增加。因此，无线电技术提供了一个可靠的检测在整个范围内的天顶角，特别是倾斜阵雨。在这项工作中，结合的无线电发射的介子的质量灵敏度进行了研究的情况下，使用CORSIKA蒙特卡罗模拟的EeV的能量范围内的阵雨的皮埃尔俄歇天文台的网站。它示出，无线电μ子组合具有优越的质量分离能力，特别是倾斜的淋浴，相比，建立质量可观的，如μ子和电子的组合或淋浴最大值Xmax。精确测量超高能宇宙射线的能量依赖质量组成对于了解其仍然未知的起源至关重要。因此，μ介子和无线电探测器的组合可以提高未来空气簇射阵列的科学性能，并为现有阵列提供一个有希望的升级选择。
2019-05-04 astro-ph.HE astro-ph.IM
Discrimination of muons for mass composition studies of inclined air showers detected with IceTop
IceTop是IceCube的表面阵列，可测量能量范围为1 PeV至几个EeV、天顶角范围高达$\approx$ 36 $^\circ$的宇宙射线的空气簇射。该探测器阵列还可以测量能量高于20 PeV的较大天顶角处的空气簇射。与较重的宇宙射线原色相比，来自较轻原色的空气簇射到达阵列将产生较少的μ子。因此，区分这些μ子与簇射中的电磁分量可以允许测量初级质量。本文将介绍一项利用能量为20-100 PeV、天顶角范围为45 $^\circ$ -60 $^\circ$的Monte-Carlo空气簇射鉴别μ子的研究。区分是使用基于电荷和时间的切割来完成的，这使得我们能够在每个簇射中选择类似μ子的信号。将讨论这种分析的方法，其目的是在逐事件的基础上将测得的空气阵雨分类为轻或重。
2021-07-23 astro-ph.HE
Radio Morphing: Fast computation of inclined air shower radio emission
Université libre de Bruxelles (ULB)（布鲁塞尔自由大学）；Sorbonne Université（索邦大学）；Institut d’Astrophysique de Paris（巴黎天体物理研究所）；Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Energies (LPNHE)（核物理与高能物理实验室）；IFLP - CCT La Plata - CONICET（拉普拉塔基础与应用物理研究所-拉普拉塔中央研究院-阿根廷国家科学研究委员会）；Universidad Nacional de La Plata（拉普拉塔国立大学）；Vrije Universiteit Brussel（布鲁塞尔自由大学）
本文提出Radio Morphing方法，通过半解析工具快速模拟高能粒子诱导的大气簇射射电信号，精度优于标准蒙特卡洛模拟，适用于大规模射电实验设计。
2026-10-14 astro-ph.HE astro-ph.IM
Signal Model and Energy Reconstruction for the Radio Detection of Inclined Air Showers in the 50-200 MHz Frequency Band
本研究利用CoREAS模拟将倾斜簇射射电信号模型扩展到50-200 MHz频段，通过参数化电荷过剩分离地磁分量并拟合横向分布函数重建辐射能量，在奥格天文台和GRANDProto300实现<5%固有分辨率，在大型阵列上实现<10%分辨率。
2025-07-09 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Particle content of very inclined air showers for radio signal modeling
针对下一代无线电实验中极倾斜大气簇射重建的挑战，本研究利用 CORSIKA 和 CoREAS 等工具分析其电磁粒子成分，发现其分布特征会影响无线电信号及实验重建策略。
2024-04-09 astro-ph.HE hep-ph
Evaluation of the potential of a gamma-ray observatory to detect astrophysical neutrinos through inclined showers
我们评估的能力，地面伽玛射线天文台探测天体物理中微子的能量在$100\,{\rm TeV}$到$100\,{\rm PeV}$范围。这些事件的识别将通过测量由下行和上行中微子引起的非常倾斜的广泛空气簇射来完成。通过分析地面上簇射的总电磁和μ子信号的平衡，实现了在压倒性的宇宙线背景中的中微子诱导簇射的鉴别。我们证明了一个${\rm km^2}$规模的宽视场地基伽马射线天文台可以检测到一对夫妇的甚高至超高能量（VHE-UHE）中微子事件，每年与合理的指向精度，使其成为一个有趣的设施，多信使研究与光子和中微子。
2022-09-25 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Muons in air showers at the Pierre Auger Observatory: Mean number in highly inclined events
我们提出了第一个混合测量的平均μ介子数在超高能量的空气簇射，由宇宙射线与天顶角之间的$62^\circ$和$80^\circ$。测量是基于174个混合事件同时记录与表面探测器阵列和皮埃尔俄歇天文台的荧光探测器。每个簇射的μ介子数是通过缩放地面上横向μ介子密度分布的模拟参考剖面直到它适合数据而得出的。一个天顶角为$67^\circ$的$10^{19}$ ~eV簇射到达海拔1450 m的地面探测器阵列，平均包含能量大于0.3 GeV的$(2.68 \pm 0.04 \pm 0.48\,\mathrm{(sys.)}) \times 10^{7}$ μ子。在$4\times 10^{18}$ eV和$5 \times 10^{19}$ eV之间，μ子的对数增益$\mathrm{d}\ln{N_μ} / \mathrm{d}\ln{E}$随能量的增加而增加，测量结果为$(1.029\, \pm\, 0.024\, \pm 0.030\,\mathrm{(sys.)})$。
2015-12-02 astro-ph.HE
Full Monte Carlo simulations of radio emission from extensive air showers with CoREAS
CoREAS是一个蒙特卡罗模拟代码，用于计算广泛的空气簇射的无线电发射。它是基于“端点形式主义”的辐射直接在CORSIKA实现的移动电荷。因此，考虑到空气簇射物理的全部复杂性，而不需要对发射机制进行近似或假设。我们提出了一个unthinning淋浴与COREAS MHz和GHz频率的模拟结果。在MHz频率下，模拟预测了众所周知的地磁和电荷过剩辐射的混合物。在GHz频率下，发射受到大气中折射率变化引起的切伦科夫效应的强烈影响。此外，观察到的GHz辐射图案的对称性的定性差异相比，在较低的频率。我们还讨论了无线电发射的地面面积从近垂直到非常倾斜的几何形状时，非常倾斜的空气阵雨宇宙射线无线电探测最有前途的。
2013-07-29 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
Reconstruction of inclined extensive air showers using radio signals: from arrival times and amplitudes to direction and energy
本文提出结合类点源波前描述与ADF振幅模型的倾斜EAS无线电重建方法，可用于近水平乃至上行中微子簇射，并在模拟中实现高精度方向与能量重建。
2025-05-12 astro-ph.HE hep-ex
Search for Neutrino Generated Air Shower Candidates with Energy More than 5$\cdot$10$^{18}$ eV and Zenith Angle $θ$ $\geq$ 50$^\circ$
由于物质的物理性质，中微子空气簇射可以在大气的任何部分形成。一般来说，中微子产生的空气簇射是高度倾斜的，形成于近地面，即年轻簇射。因此，在这种空气簇射的信号中应该预期大量峰值[1，2，3]。我们工作的目标是寻找中微子产生的空气簇射候选者。为此，我们分析了来自具有不同面积和能量阈值的闪烁探测器的大量数据[1，2]。对雅库茨克阵列数据的初步分析表明，中微子没有产生空气簇射，但这并不意味着这种空气簇射不存在。这将需要进一步分析高度倾斜的阵雨。为了做到这一点，需要改进记录和处理空气簇射的方法。
2016-12-28 astro-ph.HE
Air-Shower Radio Simulations -- Where we stand and where we go
本文回顾了广延大气簇射无线电模拟的现状，指出微观Monte Carlo模拟是分析的核心，并探讨了面对极高天线密度等新应用时，未来模拟方法需改进的方向及实现途径。
2023-05-17 astro-ph.HE astro-ph.IM
Analytical description of the radio Cherenkov cone
本研究针对大倾角广延大气簇射（EAS）的射电切伦科夫锥，提出基于基本传播原理的解析模型，可准确计算锥张角并复现模拟中的不对称效应，有助于提升倾角事件的重建能力。
2025-07-08 astro-ph.HE astro-ph.IM
Hybrid radio and particle detection of air showers: potential for ultra-high-energy photon identification
Institut d’Astrophysique de Paris, CNRS UMR 7095, Sorbonne Université（巴黎天体物理研究所，CNRS UMR 7095，索邦大学）；ILANCE, CNRS – University of Tokyo International Research Laboratory（ILANCE，CNRS-东京大学国际研究实验室）；Institute for Cosmic Ray Research, University of Tokyo（宇宙线研究所，东京大学）
研究利用混合无线电天线和闪烁体探测器区分超高能宇宙射线和光子引发的倾斜簇射，通过无线电信号均方根和闪烁体能量沉积两个观测量实现有效分离，在GRANDProto300布局下可对0.3-3 EeV能量范围的积分光子通量设置竞争性上限。
2026-06-25 astro-ph.HE astro-ph.IM
Warped extra dimension and inclined events at Pierre Auger Observatory
给出了Randall-Sundrum度规的弯曲因子的广义解，它是关于两个膜对称的，并且在额外变量中是显周期的。考虑到5维时空的曲率很小，计算了皮埃尔俄歇天文台表面探测器上中微子诱发倾斜事件的预期速率。同时考虑了“下行”（DG）和“掠地”（ES）中微子。通过与最近俄歇中微子观测资料的比较，得到了基本引力标度M_5的下限。ES空气簇射数与DG簇射数之比估计为M_5的函数。
2016-07-07 astro-ph.HE hep-ph
Measurement of horizontal air showers with the Auger Engineering Radio Array
位于阿根廷皮埃尔·俄歇天文台的俄歇工程无线电阵列（AERA）测量了30-80 MHz频率范围内广泛空气簇射的无线电发射。AERA由分布在17公里$^2$上的150多个天线站组成。AERA与俄歇表面探测器、荧光探测器和地下μ介子探测器（AMIGA）一起，能够以混合探测模式测量能量超过10 $^{17}$ eV的宇宙射线。AERA最适合探测$^{\circ}$天顶距的空气簇射，但是，使用俄歇表面阵列重建水平空气簇射，也可以测量非常倾斜的簇射。在这篇文章中，将介绍在天顶距范围从62 $^{\circ}$到80 $^{\circ}$的AERA数据的分析。CoREAS模拟预测，水平空气簇射的无线电发射足迹为几公里$^2$，这一点现已得到AERA测量的证实。这可能会导致无线电为基础的组成测量和能量测定的水平簇射在未来和中微子诱导簇射的无线电探测是可能的。
2016-09-18 astro-ph.HE astro-ph.IM
Results and plans to apply interferometry to air shower observations at the Pierre Auger Observatory
本研究基于皮埃尔·俄歇天文台AERA的观测数据，首次将干涉测量法应用于数千次倾斜空气簇射观测以重建簇射参数，并介绍了为AugerPrime升级的新射电探测器启用干涉测量法的相关计划。
2025-09-05 astro-ph.HE astro-ph.IM
Muon puzzle in inclined muon bundles detected by NEVOD-DECOR
介绍了2012年5月至2021年3月在NEVOD-DECOR实验上对倾斜μ子束进行长期观测的数据。分析表明，在初级宇宙线能量约为1 EeV或更高时，观测到的μ子束强度只有在假设质量成分非常重的情况下才能与广泛使用的强子相互作用模型框架中的预期相一致。这一结论是一致的几个实验的调查μ介子含量在空气淋浴的数据，但矛盾的可用荧光数据Xmax有利于轻质量的组成，在这些能量。为了澄清“μ子之谜”的本质，对探测器材料中μ子束能量沉积进行了研究。首次获得了由能量为10 ~ 1000 PeV的初级粒子引发的倾斜空气簇射束中μ介子平均能量的实验估计。
2022-08-11 astro-ph.HE
Radio interferometry applied to the observation of cosmic-ray induced extensive air showers
我们开发了一种射电干涉技术，用于观测宇宙粒子引发的大范围空气簇射。在这个证明的原则研究中，我们表明，广泛的空气淋浴的属性可以得到高精度的一个简单的方式。当不同的接收器之间的时间同步低于$\sim$ 1纳秒，可以实现，方向重建分辨率的$< 0.2^\circ$和分辨率上的簇射最大值的深度$<10$ g/cm $^2$获得在整个参数范围内的研究，甚至更高的精度为倾斜的传入方向。此外，通过将所开发的方法应用于密集的无线电天线阵列，可以显着降低无线电检测大范围空气阵雨的能量阈值。所提出的方法可以被纳入操作和未来的宇宙粒子观测站，其高精度，它有可能在解开超高能宇宙粒子通量的组成发挥关键作用。
2022-01-10 astro-ph.HE astro-ph.IM
Coherent Radiation from Extensive Air Showers in the Ultra-High Frequency Band
利用详细的蒙特卡罗模拟，我们的特点的无线电发射的倾斜的空气簇射在超高频波段（300 MHz - 3 GHz）。示出的辐射的傅立叶光谱具有相当大的强度以及到GHz的频率范围。发射主要是由于地磁场引起的横向电流和Askaryan效应产生的过量电荷。在这些频率下，只有显著减少的轴周围簇射的体积才对地面上观察到的信号有相干贡献。相干发射体积的大小取决于频率，簇射几何形状和观察者的位置，并解释在相对时间延迟。在地面水平，在高频率的最大发射集中在一个椭圆形的环状区域周围的切伦科夫锥与地面的交叉点，其顶点在淋浴最大值。倾斜阵雨的频谱观察到的位置，在切伦科夫方向的阵雨最大值，被证明是在广泛的协议与南极脉冲瞬态天线（ANITA）实验检测到的脉冲，使解释，他们是由于超高能宇宙射线大气阵雨与我们的模拟一致。这些结果也是非常重要的实验，旨在检测分子韧致辐射在GHz范围内，因为它们提出了一个重要的背景，其检测。
2012-08-04 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
Polarized radio emission from extensive air showers measured with LOFAR
我们提出LOFAR测量无线电发射广泛的空气淋浴。我们发现，这种发射是强烈的偏振，与近$99\%$的偏振度的中位数，和电场和洛伦兹力作用于粒子的偏振方向之间的角度，取决于观察者在簇射平面的位置。这可以理解为径向极化电荷过剩发射机制的叠加，首先由Askaryan提出，地磁发射机制由Kahn和Lerche提出。我们计算的相对强度的贡献，量化的电荷过剩分数，为$163$个人的空气淋浴。我们发现，测得的电荷过剩的分数是较高的空气阵雨到达更接近天顶。此外，所测量的电荷过剩分数也随着观察者距离空气簇射对称轴的增加而增加。测量值范围从$25\, \mathrm{m}$非常倾斜的空气簇射的$(3.3\pm 1.0)\%$到$225\, \mathrm{m}$几乎垂直的簇射的$(20.3\pm 1.3)\%$。这两种依赖关系与理论预测定性一致。
2014-09-09 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
The Radio Detector of the Pierre Auger Observatory -- status and expected performance
本文介绍了Pierre Auger Observatory升级中部署的Radio Detector的设计、现状及初步结果，该探测器结合水-切伦科夫探测器扩展了高质量组成灵敏度，并通过模拟研究展示了其预期性能。
2023-05-17 astro-ph.HE astro-ph.IM
Determination of cosmic-ray primary mass on an event-by-event basis using radio detection
我们提出了一种新的方法来区分轻和重的超高能宇宙射线原色事件的基础上，使用的信息，从无线电探测广泛的空气淋浴在MHz的频率。与其他确定初级宇宙线成分的方法类似，本文介绍的方法是基于探测到的无线电信号与多个初级宇宙线成分的蒙特卡罗模拟之间的比较。与其他方法不同的是，首先重建最大簇射发展的深度$X_{\rm max}$，将其与原色的性质联系起来，我们直接推断宇宙线的组成。该方法是最有效的倾斜阵雨的情况下，到达大天顶角相对于垂直地面，其中的方法的基础上确定的$X_{\rm max}$失去准确性。我们表明，65%和80%之间的歧视效率可以达到天顶角$θ\gtrsim 60^{\circ}$，即使在无线电探测的典型不确定性，包括淋浴能量的不确定性。我们的方法原则上可以应用于大型和稀疏的无线电阵列，设计与大无线电足迹的倾斜阵雨铭记，显着增加超高能宇宙射线成分研究的统计数据。
2019-03-14 astro-ph.HE
Vertical Array in Space for Horizontal Air-Showers
我们认为保证物理水平（强子）的空气淋浴，HAS，发展在高海拔（几十公里）。它们的形态和信息轨迹不同于垂直的。数百公里长的HAS经常被地磁场分裂成一个长的（扇形）淋浴，带有双螺旋尾巴。水平的扇形气簇射只有在南北极才是切向和水平的。在不同的纬度，这些簇射面被地磁场转向和倾斜。特别是在磁赤道这样的切线水平东西空气簇射弯曲，并发展成一个垂直的风扇空气簇射，很容易检测到的垂直阵列检测器（重力悬挂元件）。这种“美杜莎”阵列可能由充气的漂浮气球链组成。轻气体浮在水面上，它充当粒子的量热计，同时部分支撑探测器的重量。垂直悬挂的链条和橡胶圈气球（其内部可能记录了切伦科夫光）揭示了交叉电子对的束。这样一个阵列最好和最便宜的原型可能是装在普通气球上追踪地球大气边缘向上和切向的强子空气簇射。这些阵列结构可以揭示分裂簇射特征。更好地揭示了构图的本质。就在地球的地平线之外，有令人兴奋的，但更罕见的，向上的空气簇射的来源：新的UHE Tau空气簇射天文学起源于地球内的EeVs tau中微子信号掠过土壤并形成UHE Tau，后来在飞行中衰减。因此，赤道的水平空气簇射可以显示强子水平孪生分裂的性质，它的组成以及第一个预期的UHE中微子天文学。
2009-10-15 astro-ph.HE astro-ph.IM
Radio-detection of neutrino-induced air showers: the influence of topography
天体物理学来源的中微子可以通过它们在地球上相互作用而在大气中产生的粒子簇射的电磁辐射来探测。这特别适用于能量为$E>10^{16}$ eV的τ中微子，它们遵循着掠地轨道。然而，无线电发射在前向方向上的$\sim1^{\circ}$波束意味着无线电信号将可能在平坦场地上部署的检测器上方飞行，因此将不会被检测到。我们在这里研究如何一个非平面探测器的地形可以提高这些中微子引起的空气簇射的检测概率。我们这样做，通过计算与三个不同的工具的中微子探测效率的无线电阵列部署在一个玩具模型的山区地形，还考虑到实验和地形的限制。我们特别表明，地面地形倾斜几度只会引起检测效率通常比平坦地区获得的有利轨迹的三倍。我们的结论是，探测器部署区域的地形将是像GRAND这样的实验的关键因素。
2020-10-21 astro-ph.HE astro-ph.IM
Downward ultra-high-energy neutrino detection in the air with radio antennas at ground-based observatories
Bergische Universität Wuppertal（伍珀塔尔大学）
本文提出利用地面无线电天线探测高能中微子的方法，通过无线电信号最大值进行重建，提高对高倾角气 shower 的灵敏度，补充传统地面探测器。
2026-04-23 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Ultra-high-energy hadronic physics at the Pierre Auger Observatory: muon measurements
该研究利用世界最大超高能宇宙线观测站皮埃尔·奥格观测站的μ子测量及混合数据，分析强子相互作用特性，发现模拟与数据存在复杂差异，指出μ子差异源于簇射中小变化累积而非首次作用重大改变。
2024-12-03 astro-ph.HE
Searching for tau neutrinos with Cherenkov telescopes
切伦科夫望远镜有能力通过寻找非常倾斜的簇射来探测能量范围为1- 1000 PeV的高能τ中微子。如果由τ中微子产生的τ轻子从地球或山脉中逃逸，它将衰变并在空气中引发簇射，这可以通过空气簇射荧光或切伦科夫望远镜检测到。在本文中，我们提出了详细的蒙特卡罗模拟相应的事件率VERITAS和两个建议切伦科夫望远镜阵列网站：流星陨石坑和Yavapai牧场，其中使用代表AGN中微子通量模型，并考虑到地形条件的探测器网站。中微子灵敏度的计算取决于观测时间和能谱的形状，但在某些情况下，与冰立方探测器的相应中微子灵敏度相当，甚至更好。对于VERITAS和所考虑的切伦科夫望远镜阵列站点，由于周围山脉的存在，预期的中微子灵敏度比MAGIC站点高出3倍。
2014-07-02 astro-ph.HE astro-ph.IM
Ultra-high-energy neutrino detection with radio antennas in the ground-based observatory
本文提出利用地面射电天线通过射电发射最大值重建算法识别超高能中微子，并以皮埃尔·俄歇观测站为案例验证了其对1 EeV以上大天顶角簇射的探测灵敏度提升，为GRAND等未来射电观测站提供了可行方案。
2025-09-22 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
A bi-effect model of muon deflections in air showers
本研究针对地磁场与大气效应对倾斜空气簇射μ子偏转的影响，首次构建双效应模型，通过简单公式准确拟合模拟中μ子偏转并验证假设，还建立不同站点模型参数与原初粒子的关系，为探测器设计和簇射重建提供新见解。
2025-08-26 astro-ph.HE hep-ph
New IceTop Trigger in the context of the planned IceCube Surface Detector Enhancement at the South Pole
针对 IceTop 积雪导致灵敏度下降及现有触发器对倾斜簇射效率不足的问题，本文研究基于单水箱击中多重数的新触发器，并通过模拟和南极一天测试验证其性能。
2024-01-22 astro-ph.HE astro-ph.IM
Tau neutrino search with Cherenkov telescopes
切伦科夫望远镜可能有能力通过寻找非常倾斜的簇射来探测高能τ中微子。如果一个τ中微子产生的τ轻子从地壳中逃逸出来，它会衰变并引发一个可以被荧光/切伦科夫望远镜探测到的空气簇射。本文用蒙特卡罗模拟方法详细模拟了能量范围从1 PeV到1 EeV的τ中微子引起的事件率。对于一组示例位置，考虑了地形条件。正如预期的那样，我们发现中微子的灵敏度取决于从天体物理源的能谱的形状。我们比较我们的研究结果与专用的IceCube中微子望远镜在不同条件下的灵敏度。我们还发现，几个因素的差异，可以观察到的地形条件采样的网站。
2013-08-01 astro-ph.HE astro-ph.IM
Physics Potential of a Radio Surface Array at the South Pole (ARENA 2018)
无线电天线的表面阵列将提高IceTop阵列的性能，并实现新的互补科学目标。首先，宇宙射线空气簇射的准确性将得到提高，因为无线电阵列提供了电磁分量的量热测量，并且对簇射最大值的位置很敏感。这种增强的精度可以用来更好地测量质量组成，寻找可能的质量依赖的各向异性的宇宙射线的到达方向，以及更彻底的测试强子相互作用模型。其次，射电阵列对倾斜阵雨的敏感性将增加宇宙射线测量的天空覆盖范围。第三，无线电阵列可以用来搜索来自银河系中心的PeV光子。由于IceTop计划在不久的将来通过闪烁体阵列进行增强，因此可以安装共享相同基础设施的无线电扩展，只需最小的额外努力和良好的科学前景。冰立方的冰-切伦科夫、闪烁和无线电探测器的组合将为高能银河宇宙射线的研究提供前所未有的精确度。
2018-11-01 astro-ph.HE astro-ph.IM
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
Upgrading and testing the 3D reconstruction of gamma-ray air showers as observed with an array of Imaging Atmospheric Cherenkov telescopes
成像大气切伦科夫望远镜的立体阵列允许在3维中重建伽马射线诱导的簇射，这提供了几个优点：直接获得空间中的簇射参数和直接测量入射能量的量热。此外，考虑到同一阵雨的不同图像之间的相关性。最近在H.E.S.S.的框架内实现了一种基于电磁簇射的简单3D模型的分析方法。实验在本文中，该方法是完成了一个额外的质量标准，它减少了约2倍的扩展源的情况下的背景污染，同时保持伽马射线效率在一个高水平。另一方面，2006年7月耀变体PKS 2155-304的剧烈耀斑，提供了H.E.S.S.几乎纯伽马射线样品的数据，提供了一个独特的机会，精度测试的三维重建方法以及H.E.S.S.校准中使用的模拟。所有3D淋浴参数的分布数据和模拟之间的协议在百分之几的水平。
2009-05-04 astro-ph.HE astro-ph.IM
Restoration of azimuthal symmetry of muon densities in extended air showers
在地面，倾斜的广泛空气簇射（EAS）中μ子的方位分布是不对称的，这主要是由于几何效应。几个EAS观测敏感的初级粒子质量，构建后映射的次级粒子的密度从地平面到簇射平面（垂直于簇射轴）。一个简单的正交投影的μ子坐标到这个平面上扭曲的方位角对称的簇射平面。使用CORSIKA模拟，我们通过将每个μ子投影到其入射方向的法向平面上来校正这种失真，同时考虑到衰减概率。我们发现，除了恢复方位角对称的介子密度周围的簇射轴，应用这个程序有显着的影响重建的分布的介子生产深度和它的最大值，$X_{\rm max}^μ$，这是一个EAS观察到的初级粒子质量敏感。我们的研究结果定性地表明，不包括它在重建过程中的$X_{\rm max}^μ$可能会引入一个偏差的结果，通过分析实际数据的基础上，蒙特卡罗模拟。
2020-04-09 astro-ph.HE hep-ex
A proposed method for measurement of cosmic-ray chemical composition based on geomagnetic spectroscopy
利用Monte Carlo模拟数据研究了地磁洛伦兹力对广延空气簇射（EAS）中μ子分量的影响。这种地磁场影响了EAS中μ子的路径，导致了局部对比或极不对称的正μ子和负μ子的丰度围绕簇射轴。这种不对称性可以近似地表示为EAS中正负μ子重心位置之间的横向间隔的函数，该横向间隔通过簇射前平面中簇射核上的相对象限。在本研究中，它被发现，横向μ介子质心分离和它的最大值从极性变化的参数是更高的铁原色比质子的高度倾斜的淋浴。因此，原则上，这些参数可以用来测量初级宇宙线的化学成分。在一个真实的实验中，所提出的方法的实际实现的可能性进行了简要的讨论。
2016-05-29 astro-ph.HE
LOPES 3D - vectorial measurements of radio emission from cosmic ray induced air showers
LOPES 3D能够测量来自空气簇射的无线电发射的电场矢量的所有三个分量。这允许与排放模型进行更好的比较。垂直分量的测量增加了对倾斜簇射的灵敏度。通过测量电场矢量的所有三个分量，LOPES 3D演示了初级宇宙线参数的重建精度增加了多少。因此，LOPES 3D评估矢量测量在大规模应用中的有用性。
2013-03-28 astro-ph.HE
Probing the mass composition of primary cosmic rays from the effect of the geomagnetic field on EAS muons: A simulation study
大倾角蒙特卡罗宇宙线簇射的μ子含量分布受地球地磁场的影响。研究发现，正μ子和负μ子分布的形状受到地球地磁场的影响。地球地磁活动与宇宙线（CR）空气簇射μ子之间的这种相关性被发现对初级宇宙线的质量组成很敏感。
2022-05-30 astro-ph.HE
Reconstruction of inclined cosmic-ray properties with GRAND data
本文提出一种结合类点源波前描述与角分布函数的方法，用于重建天顶角大于60°的倾斜广延大气簇射的到达方向和能量，并在GRANDProto300模拟与实验数据中完成验证。
2025-07-06 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Identification of ultra-high-energy neutrinos in vertical air showers with surface detectors
Instituto Galego de Física de Altas Enerxías (IGFAE), Universidade de Santiago de Compostela（加利西亚高能物理研究所，圣地亚哥-德孔波斯特拉大学）；Departamento de Física, Instituto Superior Técnico (IST), Universidade de Lisboa（里斯本大学高等理工学院物理系）；Laboratório de Instrumentação e Física Experimental de Partículas (LIP)（粒子物理与实验仪器实验室）
该研究提出利用地面探测器阵列的垂直空气簇射识别超高能中微子的方法，验证了其可行性，为多信使观测提供互补工具。
2026-10-16 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Search for UHE neutrinos in the background of cosmic rays
本研究通过模拟75°以上天顶角、1-120 EeV能量范围的中微子簇射，结合无线电天线计时、水切伦科夫探测器信号及台站空间分布，利用基尼不纯度决策树分类器，实现了在超高能原子核背景中高效分离中微子诱发簇射。
2024-09-01 astro-ph.HE hep-ex
The Auger Radio Infill SKALA Extension (ARISE): Science Case and Instrumentation (ARENA 2026)
Pierre Auger Collaboration（皮埃尔·奥热合作组）
该研究介绍2025年部署于奥格天文台的ARISE仪器，其以50-350 MHz宽频带、433米密间距天线设计，旨在实现100 PeV以上近垂直空气簇射的高效探测，为宇宙线研究提供低系统不确定性的观测数据。
2026-09-01 astro-ph.HE astro-ph.IM
High energy muons in extensive air showers
$ν$望远镜可以观测到大范围空气簇射中非常高能量的μ子的产生，并且对初级宇宙线的组成很敏感。在这里，我们讨论了这些μ子的五种不同的来源：π介子和K介子衰变;粲强子衰变;无味介子的罕见衰变;光子转换成μ子对;光子转换成$J/ψ$矢量介子衰变成μ子。我们求解了$10^{10.5}$ GeV质子初级的级联方程，发现原味介子和γ转换是$E\ge 10^{8.5}$ GeV μ子的两个主要来源，而粲衰变在$10^{5.5}\,{\rm GeV}< E< 10^{8.5}\,{\rm GeV}$占主导地位。在倾斜事件中，其中一个μ子可能会在表面附近沉积很大一部分能量，这意味着簇射的纵向分布和μ子与地面电子计数的波动。特别是，我们表明，1出6质子阵雨的$10^{10.5}$ GeV包括一个$E>10^6$ GeV的沉积在500克/厘米$^2$，而只有在1出330阵雨，它是$10^7$ GeV以上。我们还表明，在质子、铁或光子簇射中，高能μ子的产生是非常不同的（例如，转换$γ\to μ^+ μ^-$是光子簇射中$E\ge 10^4$ GeV μ子的主要来源）。最后，我们使用蒙特卡罗模拟来讨论我们的结果的有效性。
2020-01-29 astro-ph.HE hep-ph
Results of a self-triggered prototype system for radio-detection of extensive air showers at the Pierre Auger Observatory
我们描述的实验装置和结果的RAuger，一个小的无线电天线阵列，由三个完全自主和自触发的无线电探测站，安装在靠近中心的表面探测器（SD）的皮埃尔俄歇天文台在阿根廷。该装置的设计是为了探测由超高能宇宙射线引发的空气簇射的电场强度，而不使用另一个探测系统的辅助触发器。RAuger于2006年12月安装，在与SD发生65次登记一致后，于2010年5月终止。局部角坐标中的天空地图（即，天顶角和方位角）揭示了强烈的方位不对称性，这与地磁发射过程占主导地位的机制一致。电场和初级宇宙线的能量之间的相关性是第一次，在一个能量范围内，覆盖两个数量级之间的0.1 EeV和10 EeV。它表明，这种设置是相对更敏感的倾斜阵雨，相对于SD。除了这些结果，这突出了潜在的无线电检测技术，重要的信息，自触发无线电检测系统的一般行为已经获得。特别是，我们将讨论在不同的局部电场条件下的无线电自触发。
2012-11-02 astro-ph.HE
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
Probing the magnitude of asymmetries in the lateral density distribution of electrons in EAS
倾斜宇宙线空气簇射的横向密度分布是不对称的，对应的等密度线是随不同簇射天顶角增大的偏心椭圆。等密度等高线的极性不对称性引入了EAS核心的显著移位，其定量地表示为EAS核心与由几个等密度椭圆组成的修改的密度图案的中心之间的间隙长度（GL）参数。EAS粒子的LDD通常由一种特定类型的横向密度函数（LDF）近似，该密度函数通常被假设为关于EAS轴是极对称的，并且不能准确地描述非对称的LDD。通过考虑EAS粒子在大气中的衰减效应，解析地导出了一个与极角相关的修正EAS横向密度函数。从模拟研究中发现，GL表现出对宇宙线质量成分的敏感性。通过将修正的LDF应用于模拟数据，重新检验了侧射年龄的宇宙线质量敏感性。
2021-11-18 astro-ph.HE
