Proton structure, high energy neutrinos, and dark matter searches
质子结构、高能中微子和暗物质搜索
基本信息
- 批准号:394966107
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:德国
- 项目类别:Research Grants
- 财政年份:2018
- 资助国家:德国
- 起止时间:2017-12-31 至 2019-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The precise knowledge about forward particle production in hadronic collisions is of paramount importance for astrophysical studies of ultra-high energy cosmic rays (UHECRs), high energy neutrinos, and dark matter signals. While many valuable pieces of the relevant information are furnished by the present experiments at the Large Hadron Collider (LHC), one generally needs a self-consistent theoretical approach, including a treatment of the nonperturbative proton structure, to combine all the experimental data into a coherent picture and to provide reliable predictions outside the measured kinematic regions and for various interaction processes. The main goals of the present project are to develop an advanced Monte Carlo (MC) treatment of forward particle production, including charmed hadrons, in hadronic and nuclear collisions and to apply it to various astrophysical problems related to investigations of UHECRs, of high energy neutrinos, and to dark matter searches. The core element of the proposed scientific program is a coherent theoretical approach to the treatment of nonperturbative constituent parton Fock states, including those containing heavy quarks, and its incorporation into the QGSJET-II MC generator of hadronic collisions. Applications of the new model to the treatment of UHECR interactions in the atmosphere and to an analysis of the CR mass composition will allow the applicant to address many current puzzles related to UHECR studies, concerning both a self-consistent interpretation of the present and forthcoming cosmic ray data, and to a discrimination between various UHECR source models. A generalization of the MC generator for a treatment of charmed hadron production, including the nonperturbative intrinsic charm contribution, will form the basis for a reliable calculation of the atmospheric neutrino background and of astrophysical neutrino fluxes, for a number of UHECR source models. A generalization of the QGSJET-II model to treat the production of antinuclei, using a contemporary coalescence approach, will be an important step towards reliable calculations of backgrounds for indirect dark matter searches. The interdisciplinary character of the project is related to the fact that the proposed developments will form a bridge from the experiments at the Large Hadron Collider to the ones belonging to the high energy astrophysics field, thus allowing the latter to benefit from the vast and diverse experimental program at the LHC.
关于强子碰撞中正向粒子产生的精确知识对于超高能宇宙射线(UHECR)、高能中微子和暗物质信号的天体物理学研究至关重要。虽然大型强子对撞机 (LHC) 的当前实验提供了许多有价值的相关信息,但人们通常需要一种自洽的理论方法,包括对非微扰质子结构的处理,将所有实验数据组合成连贯的图像,并为测量的运动学区域之外和各种相互作用过程提供可靠的预测。本项目的主要目标是开发一种先进的蒙特卡罗(MC)处理方法,用于处理强子和核碰撞中的前向粒子产生,包括粲化强子,并将其应用于与超高能粒子束研究、高能中微子和暗物质搜索相关的各种天体物理问题。拟议科学计划的核心要素是一种连贯的理论方法,用于处理福克态的非微扰组成部分,包括那些含有重夸克的状态,并将其纳入强子碰撞的 QGSJET-II MC 发生器中。将新模型应用于处理大气中 UHECR 相互作用以及分析 CR 质量成分将使申请人能够解决与 UHECR 研究相关的许多当前难题,涉及对当前和即将到来的宇宙射线数据的自洽解释,以及各种 UHECR 源模型之间的区分。用于处理粲强子产生(包括非微扰内在粲贡献)的 MC 发生器的推广,将为许多 UHECR 源模型的大气中微子背景和天体物理中微子通量的可靠计算奠定基础。使用当代聚结方法对 QGSJET-II 模型进行推广以处理反核的产生,将是朝着可靠计算间接暗物质搜索背景迈出的重要一步。该项目的跨学科特征与以下事实有关:拟议的开发将构成大型强子对撞机实验与高能天体物理领域实验之间的桥梁,从而使后者能够从大型强子对撞机庞大而多样化的实验项目中受益。
项目成果
期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
High energy interactions of cosmic rays
- DOI:10.1016/j.asr.2019.05.050
- 发表时间:2018-07
- 期刊:
- 影响因子:2.6
- 作者:S. Ostapchenko
- 通讯作者:S. Ostapchenko
Taming the Energy Rise of the Total Proton-Proton Cross-Section
抑制总质子-质子截面的能量上升
- DOI:10.3390/universe5050106
- 发表时间:2019
- 期刊:
- 影响因子:2.9
- 作者:S. Ostapchenko;M. Bleicher
- 通讯作者:M. Bleicher
Alternative coalescence model for deuteron, tritium, helium-3 and their antinuclei
- DOI:10.1140/epja/s10050-019-00007-9
- 发表时间:2019-05
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:M. Kachelrieß;S. Ostapchenko;J. Tjemsland
- 通讯作者:M. Kachelrieß;S. Ostapchenko;J. Tjemsland
ELMAG 3.01: A three-dimensional Monte Carlo simulation of electromagnetic cascades on the extragalactic background light and in magnetic fields
ELMAG 3 01:河外背景光和磁场中电磁级联的三维蒙特卡罗模拟
- DOI:10.1016/j.cpc.2020.107163
- 发表时间:2020
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:M. Blytt;M. Kachelrieß;S. Ostapchenko
- 通讯作者:S. Ostapchenko
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Dr. Sergey Ostapchenko, Ph.D.其他文献
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