Measurements of UHECR Mass Composition by Telescope Array
望远镜阵列（TA）最近公布了近9年的$X_{\mathrm{max}}$观测结果，提供了迄今为止能量超过$10^{18.2}$ eV的超高能宇宙线（UHECR）质量组成的最高统计测量结果。该分析测量了观测数据与四种不同单元素预期结果的一致性。而不是只依赖于$X_{\mathrm{max}}$分布的第一和第二时刻，我们采用了形态学测试数据和蒙特卡罗之间的协议，允许系统的不确定性数据和当前的UHECR强子模型。这一最新的分析结果和影响的UHECR组成观察TA。TA可以利用不同的分析方法来理解成分，既可以作为结果的交叉检查，也可以作为理解影响$X_{\mathrm{max}}$测量的系统学的工具。不同的分析工作正在TA了解组成进行了讨论。
2018-12-13 astro-ph.HE
A Data-driven Heavy-Metal Scenario for Ultra-High-Energy Cosmic Rays
Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）；Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）
本文提出基于数据的重金属情景，假设超高能宇宙射线的质量组成为铁核，并通过调整X_max尺度来解释其质量组成及能量演化。
2025-07-31 astro-ph.HE
Through the Looking-Glass with ALICE into the Quark-Gluon Plasma: A New Test for Hadronic Interaction Models Used in Air Shower Simulations
最近，ALICE协作组报道了在质子-质子、质子-铅、铅-铅和氙-氙散射中，奇异和多奇异强子与带电π介子的产额比随多重数的增加而增加。ALICE的观测提供了一个强有力的证据，即夸克-胶子等离子体部分地形成于小型和大型碰撞系统的高多重性事件中。受ALICE结果的启发，我们提出了一个新的强子相互作用模型用于分析超高能宇宙射线（UHECR）与空气核碰撞的测试。该测试是接地在几乎相等的列能量密度在UHECR空气碰撞和铅铅碰撞在LHC。我们应用测试后LHC事件发生器描述强子现象的UHECR散射，并表明这些QCD蒙特卡洛为基础的代码必须重新调整，以适应奇异增强相对于在LHC数据中观察到的π介子。
2020-09-29 astro-ph.HE hep-ph
Modified temperature redshift relation and UHECR propagation
本文研究修改的 CMB 温度红移关系 SU(2)CMB 对超高能宇宙线传播的影响，发现其降低的光子密度会显著提高踝区下方质子通量，并更倾向于星暴星系和伽马射线暴作为 UHECR 主要来源。
2024-05-01 astro-ph.HE
Multimessenger search for point sources: ultra-high energy cosmic rays and neutrinos
超高能宇宙射线（UHECR）和中微子的起源仍然是一个谜。强子加速理论认为它们应该与伽马射线起源于相同的来源（天体物理学或宇宙学）。虽然伽马射线与天体物理来源有关，但迄今为止还没有发现UHECR或中微子的点源。本文提出用超高能电子回旋共振和中微子的多信使组合作为寻找高能粒子点源的一种新途径。本文提出了一种计算UHECR和中微子互相关的统计方法。通过获得从观测到的UHECR到选定角距离内的中微子事件数量的概率密度函数，可以计算出在观测到的UHECR附近的中微子事件数量，这是声称具有选定意义的发现所必需的。不同的角距离（箱大小）被认为是由于未知的星系和星系际磁场中的宇宙射线偏转。可能观测到的相关性的到来方向的UHECR和中微子将提供强有力的指示强子加速理论。这两种信使与某些观测到的天体位置的相关性将指示加速的位置。超高能电子回旋共振和中微子在到达方向上的任何系统性偏移都可能使我们对宇宙射线的磁场偏转有更多的了解。
2009-10-02 astro-ph.HE astro-ph.IM
Can astrophysical neutrinos trace the origin of the detected ultra-high energy cosmic rays?
由于天体物理学中微子是在宇宙射线的相互作用中产生的，因此利用中微子的方向相关性来识别宇宙射线的起源是该领域最有趣的可能性之一。为此，特别是超高能宇宙射线（UHECR）是有希望的，因为它们比低能量的宇宙射线更少地被河外和银河磁场偏转。然而，UHECR的光强子相互作用限制了它们的视界，而中微子在宇宙学距离上不相互作用。我们研究的可能性，以寻找各向异性从理论的角度来看，考虑到UHECR视界，磁场偏转，和宇宙学源的演化，通过调查中微子UHECR的相关性。在假设中微子和UHECR都来自同一个源类的情况下，我们证明了中微子多重态的非观测强烈限制了发现中微子-UHECR关联的可能性。
2020-04-09 astro-ph.HE
Modeling Hadronic Interactions in Ultra-High-Energy Cosmic Rays within Astrophysical Environments: A Parametric Approach
本文提出一种参数化方法，用于复现EPOS-LHC和Sibyll2.3d两种强子相互作用模型在超高能宇宙线源环境中的次级粒子通量，并通过与源代码对比验证其可靠性，可作为分析或快速蒙特卡洛模拟的替代方案。
2024-10-20 astro-ph.HE
Implications of gamma-ray and neutrino observations on source models of ultrahigh energy cosmic rays
高能宇宙射线（UHECR）的起源和性质仍然是未知的。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很大的进展。在$10^{18}$ eV以上，观察到的能谱呈现两个特征：在大约$10^{18.7}$ eV处斜率硬化，这被称为踝部，以及在大约$10^{19.6}$ 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。目前的高能强子相互作用模型，更新使用大型强子对撞机的数据，仍然受到很大的系统不确定性，这使得很难解释的实验数据的组成。另一方面，众所周知，伽马射线和中微子是由UHECR在从其源传播期间产生的，这是它们与宇宙中存在的辐射场相互作用的结果。这些次级粒子在地球上的通量取决于UHECR的源模型，包括注入时的化学成分。因此，γ射线和中微子观测都可以用来约束UHECR的源模型，包括成分的方式是独立的高能强子相互作用模型。在这篇文章中，我将回顾最近的结果，通过使用最新的伽马射线和中微子的观测。
2019-05-21 astro-ph.HE
Modified Characteristics of Hadronic Interactions in Ultra-high-energy Cosmic-ray Showers
针对UHECR空气簇射模拟与实验不符的问题，本文构建大型模拟库，在加速器数据约束内轻微修正高能强子相互作用，发现关键可观测物理量变化存在相关性，难以同时解释Auger的μ子含量与簇射最大深度异常。
2024-12-03 astro-ph.HE
Ultrahigh-energy cosmic ray interactions as the origin of very high energy $γ-$rays from BL Lacs
我们解释了观测到的多波长光子光谱的BL Lac对象在非常高的能量（VHE，$E \gtrsim 30$ GeV），使用一个轻强子发射模型。用单区轻子辐射拟合同步辐射峰。随后，计算SSC谱，使得其延伸到所考虑的射流参数的可能的最高能量。超过这个能量的数据点，也在整个VHE范围内很好地解释使用强子发射模型。超高能宇宙射线（UHECR，$E\gtrsim 0.1$ EeV）从源中逃逸出来，在宇宙学距离上传播时与河外背景光（EBL）相互作用，引发能量低至$\sim1$ GeV的电磁级联。由此产生的光子谱在$\sim1$ TeV能量处达到峰值。我们考虑一个随机湍流河外磁场（EGMF）的Kolmogorov功率谱找到生存率的UHECR在0.1度的传播方向，观察者位于。我们限制自己的EGMF，$B_{\rm rms}\sim 10^{-5}$ nG，从UHECR相互作用的光子光谱能量分布（SED）的显着贡献的RMS值。我们发现，UHECR相互作用的EBL和二次级联发射可以拟合伽马射线数据从BL湖，我们认为在最高的能量。UHECR所需的光度和相应的喷流功率低于这些BL Lac中超大质量黑洞的爱丁顿光度。
2019-12-13 astro-ph.HE
Search for correlations of high-energy neutrinos and ultra-high-energy cosmic rays
IceCube中微子天文台最近发现了令人信服的证据，证明一个特定的耀变体产生高能中微子和$\mathrm{PeV}$宇宙射线，但几个$\mathrm{EeV}$以上的宇宙射线来源仍然不明。据信，加速超高能宇宙射线（UHECR）的相同环境也通过较低能量宇宙射线的强子相互作用产生高能中微子。冰立方中微子天文台、皮埃尔·俄歇天文台和望远镜阵列的三次联合分析中，有两次给出了高能中微子和UHECR可能存在方向相关性的线索。然而，随着数据的增加，这些暗示变得不那么重要了。最近，开发了一种改进的分析方法，该方法与其他分析方法相辅相成。这种分析搜索中微子点源附近的UHECR与搜索窗口估计银河磁场的偏转。我们提出了这种新的分析方法寻找常见的强子源，另外包括中微子数据测量ANTARES，以增加在南半球可能的相关性的灵敏度。
2019-05-24 astro-ph.HE
Multi-collision internal shock lepto-hadronic models for energetic GRBs
本研究针对高能伽马射线暴构建多碰撞内激波轻子-强子模型，分析质子辐射的多波长特征，发现重子负载约为10时符合观测约束，支持大耗散半径下的高能GRB可能是超高能宇宙线的起源。
2023-04-01 astro-ph.HE
Constraining the strangeness enhancement scenario of the UHECR muon puzzle with LHC experiments
Laboratory for High Energy Physics, Albert Einstein Center for Fundamental Physics, University of Bern, Bern, Switzerland（伯尔尼大学）；Kobayashi-Maskawa Institute for the Origin of Particles and the Universe, Nagoya University, Nagoya, Japan（名古屋大学）；High-Energy Theory Group, Institute of Physics, Academia Sinica, Taipei, Taiwan（中央研究院）；Institute for Space-Earth Environmental Research, Nagoya University, Nagoya, Japan（名古屋大学）
通过LHC实验约束UHECR缪子之谜的奇异增强情景，利用介子-介子比数据验证模型预测。
2026-03-07 astro-ph.HE
Exploring Potential Signatures of QGP in UHECR Ground Profiles
在这项工作中，我们探讨的可能性，形成的夸克-胶子等离子体（QGP）在第一次超高能宇宙射线（UHECR）的相互作用可能会导致可观察到的签名，地面轮廓和淋浴粒子的组成，可以想象的是可检测的空气淋浴阵列实验，如皮埃尔俄歇天文台。了解QGP的形成是否会影响UHECR发展的性质，将进一步加深对UHECR行为和高能强子相互作用行为的理解。我们发现，对于绝大多数的簇射信号的QGP不表现自己的方式是可观察的，但在罕见的情况下，如在深穿透簇射，可观察到的信号可以看到。结果表明，通过$μ^{\pm}$过剩，在10 GeV的100 PeV的初始能量在12公里的初始相互作用事件的高度从100 - 300米的簇射核心有利于QGP形成事件的QGP检测的潜力。相比之下，较高的初始相互作用高度为24和36公里，在100 PeV的初始能量没有显着的潜力QGP检测。不幸的是，目前，12公里的可观测信号无法用现有的探测器，如皮埃尔俄歇天文台[1];然而，在未来的实验中可能有探测的潜力。
2018-10-14 astro-ph.HE
Implications of gamma-ray observations on proton models of UHECR
超高能宇宙射线（UHECR）的起源至今仍不清楚。然而，由于现有观测站收集的实验数据质量好，统计数据量大，过去几年取得了很大进展。皮埃尔俄歇天文台的数据显示，UHECR的组成从$10^{17}$ eV到$\sim 10^{18.3}$ eV逐渐变轻，然后，超过这个能量，它变得越来越重。这些分析受到重要的系统的不确定性，由于使用强子相互作用模型，外推较低的能量加速器数据的最高能量。虽然质子模型的UHECRs不赞成这些结果，他们不能完全排除。众所周知，伽马射线和中微子的能量谱，这些非常高能量的粒子通过星系际介质的传播过程中产生的，是一个有用的工具来约束的频谱模型。特别是，它最近已被证明，中微子上限获得冰立方挑战质子模型在95% CL。在这项工作中，我们研究的约束所施加的河外伽玛射线背景下，测量费米-LAT，质子模型的UHECRs。特别是，我们利用河外伽玛射线背景通量，集成从50 GeV到2 TeV，起源于点源，这是最近获得的费米-LAT合作，结合中微子上限，约束发射的UHECR在高redshits（$z>1$），在质子模型的背景下。
2016-07-01 astro-ph.HE
Importance of High pt Physics for simulating UHECR Air Showers
从俄歇和早期的实验观测证据表明，赤字的信号在表面检测器相比，预测，增加作为天顶角的函数，当事件的能量是固定的荧光测量。我们探讨了三个潜在的解释：“克罗宁效应”（增长的高横动量截面与核尺寸），需要更多的粒子在高横动量的p-p碰撞比目前预测的高能强子模型用于空气簇射模拟，和可能性，在目标空气核中的次级相互作用产生额外的软π介子不包括在模拟中。我们在这里报告Pythia和QGSJet II之间的差异，特别是对于高Pt颗粒。这些影响对预测的表面阵列信号和衰减与天顶角的可能影响也被报道。
2012-06-08 astro-ph.HE
Determining the fraction of cosmic-ray protons at ultra-high energies with cosmogenic neutrinos
宇宙成因中微子是超高能宇宙射线（UHECR）与宇宙光子场相互作用产生的。对这些中微子扩散通量的限制可以用来限制到达地球的能量为$E_{p} \gtrsim 30$ EeV的质子的比例，从而在不完全依赖强子相互作用模型的情况下对UHECR的组成进行限制。我们表明，在何种程度上目前的中微子望远镜已经约束这部分质子和讨论的前景，下一代探测器，以进一步约束it.Additionally，我们讨论了这些限制的影响，为几个流行的候选人UHECR源类。
2019-09-03 astro-ph.HE
GRBs as ultra-high energy cosmic ray sources: clues from Fermi
如果伽马射线暴是超高能宇宙射线的来源，那么在伽玛射线暴数据中预计会有强子加速的辐射特征。费米伽马射线太空望远镜的观测提供了通过电磁通道寻找伽马射线暴中UHECR证据的最佳手段。各种问题有关的UHECR加速伽玛暴的审查，重点是能量的问题。
2010-03-27 astro-ph.HE
New physics above 50 TeV: probing its phenomenology through UHECR air-shower simulations
针对UHECR成分问题，本文通过修改CORSIKA代码模拟广延大气簇射，探究质心能量50 TeV以上的质子相互作用新效应对截面和多重数的影响，发现在140 TeV下截面需达800 mb且次级粒子增加2-3倍方可匹配Auger数据。
2025-09-17 astro-ph.HE
A Study of Modified Characteristics of Hadronic Interactions
本研究修改CORSIKA生成器以调整强相互作用参数，扩展至核弹射体并采用三维方法，评估其对超高能宇宙射线广延大气簇射特征及初级成分确定的影响。
2023-03-28 astro-ph.HE
Analysis of Fermi-LAT observations, UHECRs and neutrinos from the radio galaxy Centaurus B
半人马座B（Cen B）是南天最接近和最明亮的射电星系之一。这个射电星系被认为是加速超高能宇宙射线（UHECR）的可能候选者，它接近高能起始事件目录中报道的最高能量中微子事件（IC 35）。皮埃尔·奥格天文台在10年的数据收集中报告了最高能量的喜剧射线，其中一些射线围绕着这个来源。本文利用Cen B附近9年的Fermi-LAT累积数据，分析了200 MeV以上的γ能谱和光变曲线。考虑到多波长的观测进行了这个射电星系，轻子和强子的情况下，以适应光谱能量分布，假设伽玛射线通量产生在一个区域靠近核心和扩展的叶。使用最佳拟合值，这个射电星系的几个物理性质的推导。此外，对Cen B周围的宇宙线分布进行了统计分析，发现该分布在5%的显著性水平上与背景没有差异。考虑到Moskalenko等人与该源相关的UHECR事件，并将其光度外推到低能量，我们没有找到足够的证据将最高能量的中微子事件（IC 35）与该射电星系联系起来。
2019-07-02 astro-ph.HE
A minimal model for extragalactic cosmic rays and neutrinos
我们的目标是以统一的方式解释实验数据的高能宇宙射线（UHECR）和中微子，使用一个单一的源类和遵守限制的河外弥漫伽马射线背景（EGRB）。如果UHECR只与其源周围的气体发生强子相互作用，则所产生的扩散CR通量可以与观测到的CR通量很好地匹配，同时提供大的中微子通量。然而，在这种情况下，能量为$E>3\times 10^{18}$ eV的UHECR在地球大气中引起的空气簇射将达到其极大值。因此，UEHCR靠近加速器的额外光强子相互作用必须存在，以便在相对窄的能量间隔内修改CR的核组成。因此，我们包括光子和气体背景，并结合由此产生的CR光谱与逃逸模型预测的银河系CR通量的高能量部分。结果表明，在高于$E\simeq 10^{17}$ eV的整个能量范围内，总CR通量、平均簇射深度$X_\max$和簇射宽度$RMS(X_\max)$都能很好地描述实验数据.预测的高能中微子通量与IceCube测量结果相匹配，而对EGRB的贡献约为30%。
2017-09-13 astro-ph.HE
A search for extremely-high-energy neutrinos with IceCube and implications for the ultra-high-energy cosmic-ray proton fraction
利用IceCube 12.6年数据搜索极高能中微子，未发现信号，给出迄今最严格通量上限，并将能量>30 EeV的UHECR质子占比限制在≲70%，支持重成分结论。
2025-07-10 astro-ph.HE
High-energy interactions at the Pierre Auger Observatory
超高能宇宙射线（UHECR）与大气原子的相互作用可以发生在超过100 TeV的质心能量，而目前人造加速器高达13 TeV。因此，它提供了一个独特的机会，探索强子相互作用的最高能量。然而，强子相互作用性质的提取广泛的空气簇射（EAS）的特点，这是由UHECR诱导，本质上与初级宇宙线的性质。因此，为了打破强子相互作用和主要质量组成之间的简并，必须实现对簇射观测量的一致描述。过去几年，皮埃尔·俄歇天文台（Pierre Auger Observatory）进行了这种详细的研究，该天文台是世界上最大的UHECRs探测器。它结合了两种互补的技术来测量EAS特性。在这次演讲中，我们将介绍关于电磁和μ子簇射分量的簇射观测值的最新测量，以及其在主要质量组成方面的解释。它对粒子物理学的影响将被讨论，特别是质子-空气截面的测量。最后，通过对不同测量结果的联合分析，将表明没有一个后LHC高能强子相互作用模型能令人满意地描述这些数据。
2015-10-23 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Data-driven analysis for understanding ultrahigh energy cosmic ray source spectra
本文利用Pierre Auger Observatory数据对超高能宇宙线源能谱进行最大似然分析，研究源发射能谱对电荷数Z和重子数A的依赖，并评估强子模型系统不确定性的影响。
2023-08-14 astro-ph.HE
Unraveling the Emission Mechanism of the HBL Source Mrk 180 with Multi-Wavelength Data
本研究利用Fermi-LAT及多波段数据构建Mrk 180的谱能量分布，比较三种辐射模型，发现其不太可能是超高能宇宙射线源。
2023-08-31 astro-ph.HE
Energetics of ultrahigh-energy cosmic-ray nuclei
宇宙中产生的超高能宇宙射线（UHECRs）的能量对于确定其候选来源至关重要。利用最新的UHECR谱俄歇数据，通过对谱指数、最大能量和红移演化等源参数的扫描，计算了不同核素在注入时的UHECR能量产生率密度，包括中重核和质子。我们发现在$10^{19.5}$ ~eV处的UHECR能量产生率密度为$\approx(0.2-2)\times$ 10 $^{44}$ ~erg~Mpc $^{-3}$ ~yr $^{-1}$，并且对光谱指数有非平凡的依赖性。质子和铁以外的核在注入时更倾向于硬谱指数，并且对于中间核，所需的能量预算值较小。考虑到强子相互作用模型和银河系-河外过渡的天体物理模型中的显著不确定性，我们的结果可以被认为是保守的。$X_{\rm max}$上的成分数据提供了额外的约束，但结果在模型不确定性范围内是一致的。
2021-07-06 astro-ph.HE hep-ph
Future limits on isotropic Lorentz violation in the photon sector from UHECRs and TeV gamma rays
目前和未来的超高能量宇宙射线设施（例如，具有南组件和北组件的皮埃尔俄歇天文台）和TeV伽马射线望远镜阵列（例如，HESS或VERITAS和CTA）有可能对非双折射修正麦克斯韦理论与标准狄拉克理论的最小耦合的九个洛伦兹破坏参数设置严格的间接界限。从理论上讲，最有趣的情况是各向同性洛伦兹破坏，它由单个参数描述[对于标准洛伦兹不变理论，取为零]。在+10 ^{-21}（-10 ^{-17}）水平上，似乎有可能在未来获得这个单一各向同性洛伦兹破坏参数的上（下）间接界。与现有的和未来的直接边界从实验室实验进行比较。讨论了10^{-21}能级上界可能的物理意义。
2011-03-15 astro-ph.HE hep-ph
Exploring the Emission Mechanisms of Mrk 180 with long term X-ray and $γ$-ray data
本文通过分析Mrk 180的长期X射线和$γ$射线数据构建SED，对比纯轻子与轻子-强子辐射模型，并模拟验证其作为UHECR事件TA热点来源的可能性，结果表明在保守河外磁场下其不太可能是该热点来源。
2023-05-17 astro-ph.HE
Ultra high energy cosmic rays: the highest energy frontier
超高能宇宙射线（UHECR）是目前宇宙中能量最高的信使，其能量高达$10^{20}$ eV。对天体物理粒子（原子核、电子、中微子和光子）在其最高观测能量下的研究对基础物理学和天体物理学都有影响。初级粒子在大气中相互作用，产生广泛的空气簇射。对这些簇射的分析不仅使人们能够估计初级宇宙粒子的能量、方向和最可能的质量，而且还能够获得关于它们在比目前最高能量的人造加速器所能获得的能量高出一个数量级以上的能量下的强子相互作用的性质的信息。在这方面的贡献，我们将审查国家的最先进的UHECRs检测。我们将介绍皮埃尔俄歇天文台和望远镜阵列的主要实验，并讨论宇宙线能谱，方向各向异性搜索，质量组成的研究，确定簇射μ子的数量（这是对簇射强子相互作用敏感的）和质子-空气截面。
2015-10-19 astro-ph.HE hep-ex
Modified hadronic interactions in 3-dimensional simulations
Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）；Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）
该研究利用三维模拟测试强子相互作用参数修正对可观测量的影响，将一维工具扩展到三维，验证了\conexD框架，证明特定修正实现与一维模拟一致，探讨了三维研究相互作用修正及多参数并行修正的重要性。
2026-07-21 astro-ph.HE
Binary Neutron Star Mergers as Potential Sources for Ultra-High-Energy Cosmic Rays and High-Energy Neutrinos
本研究探讨双中子星并合产生的短伽马射线暴在瞬时辐射阶段加速r-过程核素至超高能宇宙射线，并预测延展辐射阶段产生高能中微子，供未来观测验证。
2025-06-21 astro-ph.HE
Energy flow in ultra-high energy cosmic ray interactions as a probe of thermalization: a potential solution to the muon puzzle
本研究利用EPOS LHC、PYTHIA 8等高能强子模型分析UHECR-空气相互作用中的能量流与奇异性增强，表明热化核心建模有助于解释μ子谜题。
2023-08-17 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Blazars as Ultra-High-Energy Cosmic-Ray Sources: Implications for TeV Gamma-Ray Observations
BL Lac天体和Fanaroff-Riley I射电星系的光谱通常用单带轻子同步自康普顿（SSC）模型来解释。相关多波长数据的光谱建模给出了共动磁场强度，批量流出洛伦兹因子和发射区域的大小。假设SSC模型是有效的，希拉斯条件表明，只有在极少数情况下，这样的源才能将质子加速到远高于10^19 eV，因此，如果由这种类型的射电大声活动星系核（AGN）提供能量，大于10^20 eV的超高能宇宙射线（UHECR）很可能是重离子。核的生存被证明是可能的TeV BL Lacs和错位的同行与弱光强子发射。强子产生的另一个特征是星系际UHECR诱导的级联辐射，这是对一些极端的非变耀变体（如1 ES 0229+200或1 ES 1101-232）的TeV光谱的另一种解释。我们研究这种级联信号，考虑到结构化的河外磁场的影响，其中源应嵌入。我们证明了宇宙射线偏转对伽马射线通量的重要性，并表明所需的绝对宇宙射线光度大于从UHECR观测推断的平均UHECR光度，甚至可以与超大质量黑洞的爱丁顿光度相媲美。未来使用切伦科夫望远镜阵列和高海拔水切伦科夫探测器阵列进行的TeV伽马射线观测可以通过观测来自相对低红移源（如1 ES 0229+200）的>25 TeV光子和来自更遥远的射电噪声AGN的> TeV光子来测试UHECR加速。
2012-01-31 astro-ph.CO astro-ph.HE
Fitting fractions of the $X_{\rm max}$ distributions at ultra high energies
超高能宇宙线（UHECR）的质量组成可以从测量的$X_{\rm max}$分布推断，通过拟合它们与Monte Carlo（MC）预测不同的主要种类的核在每个能量区间。基于蒙特卡罗（MC）模拟，我们表明，一个适当的方法是适合所观察到的$X_{\rm max}$分布与所有可能的组合元素从一个大的一组原色（在我们的情况下，p，He，C，N，O，Ne，Si和Fe），并找到“最佳组合”的元素，最好地描述所观察到的$X_{\rm max}$分布。我们将这种方法应用于Pierre Auger（2014）和望远镜阵列（TA）（2016）天文台分别在能量范围$\lg E (\rm eV) =$ [17.8 - 19.3]和$\lg E (\rm eV) =$ [18.2 - 19.0]中记录的$X_{\rm max}$分布，通过采用QGSJETII-04强子相互作用模型的MC预测。从这两个数据集得到的结果表明，UHECR的质量组成是由质子和He核（$\gtrsim 70\%$），目前调制其丰度作为一个功能的主要能源，但保持其总和大致恒定。我们进行了间接比较两个实验测量的两个数据集，发现在\textit{ankle}（$\lg E (\rm eV) \sim 18.7$）周围和以上的一些能量箱的兼容性良好的程度，但在较低的能量恶化。我们认为，目前的方法，完成不同的强子相互作用模型的预测，可以用于质量组…
2021-09-06 astro-ph.HE
AugerPrime -- The upgrade of the Pierre Auger Observatory
超高能宇宙射线（UHECR）是用巨大的地面探测器系统研究的，它们记录了大气中宇宙射线粒子引起的大范围空气簇射。皮埃尔俄歇天文台的研究-有史以来建造的最大的此类探测器-在很大程度上促成了一些突破，并极大地促进了我们对UHECR的理解。尽管如此，到目前为止的结果仍然是不确定的，因为既没有确定这些宇宙中已知的最高能粒子的来源，也没有完全理解40 EeV以上的宇宙射线通量抑制的明确起源。与此同时，对地面上广泛的空气簇射的μ子分量的精确测量显示出与强子相互作用模型的预测不一致。这些相互关联的谜题的解释是现代天体物理学的重要目标之一。皮埃尔俄歇天文台获得的结果表明，进一步了解UHECRs需要改进现有探测器的测量能力，其中的关键特征是空气簇射的μ子和电磁分量的优越分离。AugerPrime是皮埃尔·俄歇天文台正在进行的升级，旨在完成这一任务。AugerPrime的主要目的是提高我们分析宇宙射线质量的灵敏度，这将有助于阐明UHECR的起源。在本文中，我们概述了AugerPrime设计的主要特点，它的现状，并讨论了升级后的天文台的目标和潜在的能力。
2021-10-18 astro-ph.HE astro-ph.IM
Muon production and string percolation effects in cosmic rays at the highest energies
能量超过~ 10^18 eV的超高能宇宙射线提供了一个独特的窗口，可以研究能量远高于最大的人造加速器所能达到的能量的强子相互作用。我们认为，在这些能量弦渗透可能会发生，并发挥重要作用的描述诱导广泛的空气簇射通过增强奇异和重子生产。这导致级联的μ介子含量的显着增加，与最近在UHECR实验收集的数据一致。在这项工作中，强子相互作用中的弦渗流的影响实现了EAS代码和几个淋浴可观的影响进行了评估和讨论。
2012-09-28 astro-ph.HE hep-ph
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
Constraints from the first LHC data on hadronic event generators for ultra-high energy cosmic-ray physics
超高能宇宙线（UHECR）在地球大气中产生广泛的空气簇射，其初始能量和质量的确定依赖于质心强子多粒子产生的详细模型。碰撞能量比在粒子对撞机上研究的高两个数量级。第一个大型强子对撞机（LHC）的数据已经扩展了三倍以上的厘米。在这些能量中，我们可以直接测量质子-质子，以与强子模型进行比较。在这项工作中，我们将LHC在能量sqrt（s）= 0.9、2.36和7 TeV处的包容粒子产生结果与宇宙线（CR）物理学中常用的各种强子蒙特卡罗（MC）模型（QGSJET、EPOS和SIBYLL）的预测进行了比较。作为一个标准的对撞机物理模型的基准，我们还显示了PYTHIA（和PHOJET）的预测与各种参数设置。虽然合理的整体协议，发现一些MC，没有一个再现一致的平方（s）演变的所有观测。我们讨论了新的大型强子对撞机数据的最高能量的宇宙射线相互作用的描述的影响。
2011-05-04 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
$ν$SpaceSim: An end-to-end simulation package to model the sensitivity of UHECR experiments to upward-moving extensive air showers sourced by cosmic neutrinos interacting in the Earth
该研究开发$ν$SpaceSim端到端模拟包，建模地球中微子相互作用产生向上EAS的物理过程及信号传播、探测器响应，助力设计相关实验、估算曝光量并理解近期实验数据。
2025-02-13 astro-ph.HE astro-ph.IM
Photon-likeness of hadron showers and impact of Lorentz boosting
本文通过CORSIKA模拟研究质子簇射因π^0获得主要能量并衰变为光子而被误判为光子簇射的概率，发现该效应在EeV能级显著但在最高能量下因洛伦兹加速π^0发生强子相互作用而大幅减弱，并证明仅靠π^0产生涨落无法解释Auger实验的光子搜索背景数据。
2025-03-12 astro-ph.HE hep-ph
High-Synchrotron-Peaked BL Lacs as Multi-Messenger Sources: Connecting Ultra-High-Energy Cosmic Rays and Neutrinos
Unidade Acadêmica de Física, Universidade Federal de Campina Grande (UAF-UFCG)（坎皮纳格兰德联邦大学物理学术单位）；Instituto de Física, Universidade de São Paulo (IFUSP)（圣保罗大学物理研究所）；Departamento de Engenharias e Exatas, Universidade Federal do Paraná (UFPR)（巴拉那联邦大学工程与理学院）；Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Universidade Estadual de Londrina (UEL)（隆德里纳州立大学物理系物理学研究生项目）；Programa de Pós-Graduação em Física e Astronomia, Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)（巴拉那联邦技术大学物理与天文学研究生项目）；Programa de Pós-Graduação em Física Aplicada, Universidade Federal da Integração Latino-Americana（拉丁美洲一体化联邦大学应用物理学研究生项目）；Departamento de Física, Universidade Federal do Espírito Santo, Núcleo de Astrofísica e Cosmologia (Cosmo-Ufes)（圣埃斯皮里图联邦大学物理系天体物理与宇宙学中心）
本文综述了高同步峰BL Lac天体作为超高能宇宙射线和中微子候选源的物理特性、观测证据及未来探测前景。
2026-05-30 astro-ph.HE
Improved photomeson model for interactions of cosmic ray nuclei
光子-强子相互作用对超高能宇宙射线的产生和传输具有重要意义。目前最先进的宇宙射线输运模拟处理在更复杂的水平上的巨偶极共振能量下的核衰变，以及在高于π介子产生阈值的高能区域中的核子的光强子相互作用。然而，高于π介子产生阈值的核的相互作用通常通过将核视为自由核子的叠加来建模-忽略核介质的影响。我们构建了一个改进的，包容性的模型与$A \leq 56$核的光介子制度，采用更准确的，数据驱动的参数化的相互作用截面，分裂的主核和包容性的π介子生产截面，直接影响生产的天体物理中微子。我们将我们的研究结果应用到两个多信使的情况下（潮汐破坏事件和伽马射线暴），其中光介子制度中的光核相互作用是最高能量宇宙射线的主要冷却过程。虽然我们发现适度的变化的质量组成的UHECR，天体物理中微子通量表现出显着的（几个因素）减少相比，天真的叠加的自由核子源的UHECR核与人口级联。实现该模型的数字代码已经公开，这有利于我们的结果在类似的框架中的整合。
2019-09-20 astro-ph.HE nucl-th
Study of muons from ultra-high energy cosmic ray air showers measured with the Telescope Array experiment
解释超高能宇宙线（UHECR）数据的不确定性之一来自用于空气簇射蒙特卡罗（MC）模拟的强子相互作用模型。从UHECR引起的空气簇射在地面观察到的μ介子的数量预计将取决于强子相互作用模型。因此，我们可以通过比较测量到的μ子数量与MC预测来检验强子相互作用模型。本文介绍了通过分析具有高$\it{muon \, purity}$的地面探测站的信号而获得的UHE广泛空气簇射中μ子密度的研究结果。观测站的μ子纯度取决于簇射的倾角和观测站的相对位置。在7年的望远镜阵列实验数据中，我们发现在距离簇射核心2000 m处观测到的μ介子纯度为65%的粒子数比用QGSJET II-03质子簇射模型预测的MC值大$1.72 \pm 0.10{\rm (stat.)} \pm 0.37 {\rm (syst.)}$倍。与其他强子模型如QGSJET II-04的比较也发现了类似的效应，它显示出$1.67 \pm 0.10 \pm 0.36$过剩。我们还研究了这些过度对横向距离的依赖性，发现与MC相比，数据中μ子横向分布的减少速度较慢，从而在较大的横向距离处导致更大的差异。
2018-04-11 astro-ph.HE
Massive cold hybrid stars in a modified Polyakov-Nambu-Jona-Lasinio model
Universidad Andrés Bello（安第斯贝尔托大学）；University of Coimbra（科英布拉大学）；Instituto Tecnológico de Aeronáutica（航空技术学院）
该研究提出改进的mPNJL模型，结合强子物态方程得到稳定大质量冷混杂星，揭示模型参数对相变及混杂星结构的影响，发现排斥性矢量相互作用是稳定夸克核的关键。
2026-09-09 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Particle physics in cosmic rays
皮埃尔·俄歇天文台是世界上最大的超高能宇宙射线探测器。它利用地面上的一组荧光望远镜和粒子探测器，获得原始宇宙射线的能谱、质量组成和到达方向的详细测量结果（高于$10^{17}$ eV的能量），其精度直到现在还无法达到。皮埃尔俄歇天文台对广泛的空气簇射进行的观测也可以用于探测高能强子相互作用，在一个人造加速器无法到达的运动学和能量区域。事实上，利用俄歇数据，我们达到了质心能量高达400 TeV，即在大型强子对撞机可达到的30倍以上，并探索在相空间的非常向前的区域原子质量为14的目标的相互作用。此外，在地面上精确测量空气簇射的μ子分量对沿着级联发展的许多步骤的强子相互作用的细节更敏感，例如秒数的多重性和电磁分量相对于总信号的分数。另一方面，内禀μ子涨落主要依赖于第一相互作用。在本文中，我们概述了新的俄歇研究探索之间的联系的动力学的空气淋浴和多粒子生产，以及如何将这些知识转化为约束的高能强子模型以及直接测量，补充，并超出了，加速器实验。
2021-10-06 astro-ph.HE astro-ph.IM
Strongly interacting matter with criticality induced by modified excluded volume in core-collapse supernova simulations
Wrocław University of Science and Technology（弗罗茨瓦夫科技大学）；University of Wroclaw（弗罗茨瓦夫大学）；Silesian University in Opava（奥帕瓦西里西亚大学）；Technische Universität Darmstadt（达姆施塔特工业大学）；GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung（德国重离子研究中心）；Helmholtz Forschungsakademie Hessen für FAIR (HFHF)（黑森亥姆霍兹FAIR研究学院）；Universitat de Valéncia（瓦伦西亚大学）；Observatori Astronòmic, Universitat de València（瓦伦西亚大学天文台）
研究核心坍缩超新星爆炸机制，基于修正排斥体积方法开发新型状态方程，通过相对论平均场框架模拟超新星，发现突发状中微子信号更长，还进行引力波模式分析。
2026-07-14 astro-ph.HE nucl-th
Data production and Monte Carlo simulations for the Pierre Auger Observatory
本文介绍了皮埃尔·奥格观测站第二阶段升级后的探测器配置，以及基于Offline框架和CORSIKA 7在欧洲网格基础设施上开展的大规模数据产生与参考蒙特卡洛模拟的最新进展。
2025-07-14 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ph
