使用CORSIKA 8模拟粒子级联的射电辐射
高能天体物理现象
2024-12-13 v1 天体物理仪器与方法
摘要
CORSIKA 8是一个用于模拟空气和稠密介质中粒子级联的新框架，采用现代C++17实现，基于现有代码（特别是CORSIKA 7）的经验。该项目的灵活模块化结构允许开发独立模块，从而产生完全可定制的粒子簇射模拟。特别是射电模块，旨在以自主和灵活的方式处理电场计算及其通过复杂介质到每个观测者位置的传播。它已经允许同时模拟使用两种独立的时域形式计算的射电辐射，即先前在CoREAS中实现的“端点形式”和从ZHAireS移植的“ZHS”算法。该设计作为当前和未来发展的基线接口，用于模拟标准场景和复杂场景（例如从空气穿透到冰中的跨介质簇射）中粒子簇射的射电辐射。在这项工作中，我们介绍了CORSIKA 8中射电模块的设计和实现，以及验证研究，并直接比较了使用CORSIKA 8、CORSIKA 7和ZHAireS模拟的空气簇射的射电辐射。我们还展示了模拟细节（如模拟粒子轨迹的步长）对射电辐射模拟的影响，并对相同底层空气簇射的“端点”和“ZHS”形式进行了直接比较。最后，我们对CORSIKA 8和CORSIKA 7在最佳模拟设置下进行了深入比较，并讨论了观察到的差异在宇宙射线能量和质量重建工作中的相关性。
引用
@article{arxiv.2409.15999,
title = {Simulating radio emission from particle cascades with CORSIKA 8},
author = {J. M. Alameddine and J. Albrecht and J. Ammerman-Yebra and L. Arrabito and A. A. Alves and D. Baack and A. Coleman and H. Dembinski and D. Elsässer and R. Engel and A. Faure and A. Ferrari and C. Gaudu and C. Glaser and M. Gottowik and D. Heck and T. Huege and K. H. Kampert and N. Karastathis and L. Nellen and T. Pierog and R. Prechelt and M. Reininghaus and W. Rhode and F. Riehn and M. Sackel and P. Sampathkumar and A. Sandrock and J. Soedingrekso and R. Ulrich},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.15999},
year = {2024}
}
备注
17 pages