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更新的气沫X_max时刻参数化用于最新Hadronic Interaction模型下的UHECR组成

高能天体物理现象 2026-02-23 v1

摘要

超高能宇宙射线(UHECRs)的质量组成通常从测量的 shower maximum 深度Xrmmax X_{rm max}的前两个时刻推断。此类分析需要基于真实气沫模拟的Xrmmax X_{rm max}时刻与对数质量lnA\ln A时刻之间的快速且准确的映射。本文我们提供了针对由proton到iron发起的气沫的Xrmmax X_{rm max}时刻和分布的最新参数化,模拟使用CONEX进行,涵盖三个最新型号:Epos LHC-R、Sibyll 2.3e和QGSJet-III-01。我们将平均深度<Xrmmax><X_{rm max}>和方差σ2(Xrmmax)\sigma^2(X_{rm max})作为能量和质量的函数。对于方差,我们比较了二阶多项式模型与指数模型。此外,我们使用三个参数的广义Gumbel函数对完整的Xrmmax X_{rm max}分布建模。Gumbel参数通过无箱型似然拟合,并通过与原始CONEX样本以及时刻参数化之间的比较进行验证。在考虑的整个能量范围内,参数化(或Gumbel表示)与模拟之间的残差在均值水平为几g cm2^{-2},在方差水平为几个(g cm2^{-2})2^2,使这些参数化适用于精度UHECR组成研究以及Xrmmax X_{rm max}分布的前向折叠分析。

关键词

引用

@article{arxiv.2602.18118,
  title  = {Updated Air-Shower $X_{\rm max}$ Moment Parametrizations for UHECR Composition with Latest Hadronic Interaction Models},
  author = {Carmelo Evoli and Igor Vaiman and Sergio Petrera and Francesco Salamida},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2602.18118},
  year   = {2026}
}

备注

19 pages, 10 figures, 5 tables. All data products and fit coefficients used in this work are publicly available via Zenodo at https://doi.org/10.5281/zenodo.18710119