基于信息场理论的信息场域事件重建用于宇宙射线无线电探测器
天体物理仪器与方法
2025-07-16 v1 高能天体物理现象
数据分析、统计与概率
摘要
使用射电天线探测广泛气 shower 是宇宙射线物理学中的一种吸引人的方法。然而，由于测量噪声水平高，当前的重建方法仍有改进的余地。此外，重建工作通常仅关注信号的单个方面，例如能量 fluence 或到达时间。贝叶斯推断因此成为进行整体性重建的自然选择，但该问题将是病态的，因为电场是连续量。信息场理论通过提供处理连续限制下离散化场的统计框架来提供解决方案。我们正在开发用于重建广泛气 shower 的新方法模型。本文所述模型基于当前对辐射机制最好的理解：它使用侧向信号强度分布、电荷过量贡献和光谱形状的参数化。 shower-to-shower 波动和窄带 RFI 使用高斯过程建模。结合详细的探测器描述，该模型不仅可以推断电场，还能推断 shower 几何、电磁能以及 shower 最大位置。该方法的另一个重大成就是其自然提供重建不确定性的能力，而这在更传统的方法中已被证明很难实现。凭借这种开放框架和基于信息场理论的稳健计算方法，未来很容易将新的见解和额外数据（例如时间分布或粒子探测器数据）纳入其中。该方法有高度潜力能够以严格的统计方法充分利用复杂探测器的全部信息内容，以一种直接包含领域知识的方式实现。
引用
@article{arxiv.2507.10738,
title = {Information Field Theory based Event Reconstruction for Cosmic Ray Radio Detectors},
author = {Simon Strähnz and Tim Huege and Torsten Enßlin and Karen Terveer and Anna Nelles},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.10738},
year = {2025}
}