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Detection and imaging of atmospheric radio flashes from cosmic ray air showers

机译：宇宙射线风淋的大气无线电闪光的检测和成像

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The nature of ultrahigh-energy cosmic rays (UHECRs) at energies > 10(20) eV remains a mystery(1). They are likely to be of extragalactic origin, but should be absorbed within ∼ 50 Mpc through interactions with the cosmic microwave background. As there are no sufficiently powerful accelerators within this distance from the Galaxy, explanations for UHECRs range from unusual astrophysical sources to exotic string physics(2). Also unclear is whether UHECRs consist of protons, heavy nuclei, neutrinos or γ-rays. To resolve these questions, larger detectors with higher duty cycles and which combine multiple detection techniques(3) are needed. Radio emission from UHECRs, on the other hand, is unaffected by attenuation, has a high duty cycle, gives calorimetric measurements and provides high directional accuracy. Here we report the detection of radio flashes from cosmic-ray air showers using low-cost digital radio receivers. We show that the radiation can be understood in terms of the geosynchrotron effect(4-8). Our results show that it should be possible to determine the nature and composition of UHECRs with combined radio and particle detectors, and to detect the ultrahigh-energy neutrinos expected from flavour mixing(9,10).
机译：能量大于10（20）eV的超高能宇宙射线（UHECR）的性质仍然是个谜（1）。它们可能来自河外，但应在＆SIM;中吸收。通过与宇宙微波背景的相互作用达到50 Mpc。由于在距银河系的距离内没有足够强大的加速器，因此对超高能卫星的解释从不寻常的天体物理学到奇异的弦物理学（2）。还不清楚UHECR是否由质子，重核，中微子或γ射线组成。为了解决这些问题，需要具有更高占空比并结合多种检测技术的大型检测器（3）。另一方面，UHECR的无线电发射不受衰减的影响，具有高占空比，可以进行量热测量并提供较高的方向精度。在这里，我们报告使用低成本数字无线电接收器检测宇宙射线风淋中的无线电闪光。我们证明辐射可以通过地球同步加速器效应来理解（4-8）。我们的结果表明，应该有可能使用组合的无线电和粒子探测器确定UHECR的性质和组成，并检测风味混合所期望的超高能中微子（9,10）。

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