论文标题

Cherenkov望远镜阵列的敏感性,用于探测宇宙学和基本物理学的敏感性

Sensitivity of the Cherenkov Telescope Array for probing cosmology and fundamental physics with gamma-ray propagation

论文作者

Consortium, The Cherenkov Telescope Array, :, Abdalla, H., Abe, H., Acero, F., Acharyya, A., Adam, R., Agudo, I., Aguirre-Santaella, A., Alfaro, R., Alfaro, J., Alispach, C., Aloisio, R., B, R. Alves, Amati, L., Amato, E., Ambrosi, G., Angüner, E. O., Araudo, A., Armstrong, T., Arqueros, F., Arrabito, L., Asano, K., Ascasíbar, Y., Ashley, M., Backes, M., Balazs, C., Balbo, M., Balmaverde, B., Larriva, A. Baquero, Martins, V. Barbosa, Barkov, M., Baroncelli, L., de Almeida, U. Barres, Barrio, J. A., Batista, P., Becerra, J., Becherini, Y., Beck, G., Tjus, J. Becker, Belmont, R., Benbow, W., Bernardini, E., Berti, A., Berton, M., Bertucci, B., Beshley, V., Bi, B., Biasuzzi, B., Biland, A., Bissaldi, E., Biteau, J., Blanch, O., Bocchino, F., Boisson, C., Bolmont, J., Bonanno, G., Arbeletche, L. Bonneau, Bonnoli, G., Bordas, P., Bottacini, E., Böttcher, M., Bozhilov, V., Bregeon, J., Brill, A., Brown, A. M., Bruno, P., Bruno, A., Bulgarelli, A., Burton, M., Buscemi, M., Caccianiga, A., Cameron, R., Capasso, M., Caprai, M., Caproni, A., Capuzzo-Dolcetta, R., Caraveo, P., Carosi, R., Carosi, A., Casanova, S., Cascone, E., Cauz, D., Cerny, K., Cerruti, M., Chadwick, P., Chaty, S., Chen, A., Chernyakova, M., Chiaro, G., Chiavassa, A., Chytka, L., Conforti, V., Conte, F., Contreras, J. L., Coronado-Blazquez, J., Cortina, J., Costa, A., Costantini, H., Covino, S., Cristofari, P., Cuevas, O., D'Ammando, F., Daniel, M. K., Davies, J., Dazzi, F., De Angelis, A., de Lavergne, M. de Bony, De Caprio, V., Anjos, R. de Cássia dos, Pino, E. M. de Gouveia Dal, De Lotto, B., De Martino, D., de Naurois, M., Wilhelmi, E. de Oña, De Palma, F., de Souza, V., Delgado, C., Della Ceca, R., della Volpe, D., Depaoli, D., Di Girolamo, T., Di Pierro, F., Díaz, C., Díaz-Bahamondes, C., Diebold, S., Djannati-Ataï, A., Dmytriiev, A., Domínguez, A., Donini, A., Dorner, D., Doro, M., Dournaux, J., Dwarkadas, V. V., Ebr, J., Eckner, C., Einecke, S., Ekoume, T. R. N., Elsässer, D., Emery, G., Evoli, C., Fairbairn, M., Falceta-Goncalves, D., Fegan, S., Feng, Q., Ferrand, G., Fiandrini, E., Fiasson, A., Fioretti, V., Foffano, L., Fonseca, M. V., Font, L., Fontaine, G., Franco, F. J., Coromina, L. Freixas, Fukami, S., Fukazawa, Y., Fukui, Y., Gaggero, D., Galanti, G., Gammaldi, V., Garcia, E., Garczarczyk, M., Gascon, D., Gaug, M., Gent, A., Ghalumyan, A., Ghirlanda, G., Gianotti, F., Giarrusso, M., Giavitto, G., Giglietto, N., Giordano, F., Glicenstein, J., Goldoni, P., González, J. M., Gourgouliatos, K., Grabarczyk, T., Grandi, P., Granot, J., Grasso, D., Green, J., Grube, J., Gueta, O., Gunji, S., Halim, A., Harvey, M., Collado, T. Hassan, Hayashi, K., Heller, M., Cadena, S. Hernández, Hervet, O., Hinton, J., Hiroshima, N., Hnatyk, B., Hnatyk, R., Hoffmann, D., Hofmann, W., Holder, J., Horan, D., Hörandel, J., Horvath, P., Hovatta, T., Hrabovsky, M., Hrupec, D., Hughes, G., Hütten, M., Iarlori, M., Inada, T., Inoue, S., Insolia, A., Ionica, M., Iori, M., Jacquemont, M., Jamrozy, M., Janecek, P., Martínez, I. Jiménez, Jin, W., Jung-Richardt, I., Jurysek, J., Kaaret, P., Karas, V., Karkar, S., Kawanaka, N., Kerszberg, D., Khélifi, B., Kissmann, R., Knödlseder, J., Kobayashi, Y., Kohri, K., Komin, N., Kong, A., Kosack, K., Kubo, H., La Palombara, N., Lamanna, G., Lang, R. G., Lapington, J., Laporte, P., Lemoine-Goumard, M., Lenain, J., Leone, F., Leto, G., Leuschner, F., Lindfors, E., Lloyd, S., Lohse, T., Lombardi, S., Longo, F., Lopez, A., López, M., López-Coto, R., Loporchio, S., Lucarelli, F., Luque-Escamilla, P. L., Lyard, E., Maggio, C., Majczyna, A., Makariev, M., Mallamaci, M., Mandat, D., Maneva, G., Manganaro, M., Manicò, G., Marcowith, A., Marculewicz, M., Markoff, S., Marquez, P., Martí, J., Martinez, O., Martínez, M., Martínez, G., Martínez-Huerta, H., Maurin, G., Mazin, D., Mbarubucyeye, J. D., Miranda, D. Medina, Meyer, M., Micanovic, S., Miener, T., Minev, M., Miranda, J. M., Mitchell, A., Mizuno, T., Mode, B., Moderski, R., Mohrmann, L., Molina, E., Montaruli, T., Moralejo, A., Merino, J. Morales, Morcuende-Parrilla, D., Morselli, A., Mukherjee, R., Mundell, C., Murach, T., Muraishi, H., Nagai, A., Nakamori, T., Nemmen, R., Niemiec, J., Nieto, D., Nievas, M., Nikołajuk, M., Nishijima, K., Noda, K., Nosek, D., Nozaki, S., O'Brien, P., Ohira, Y., Ohishi, M., Oka, T., Ong, R. A., Orienti, M., Orito, R., Orlandini, M., Orlando, E., Osborne, J. P., Ostrowski, M., Oya, I., Pagliaro, A., Palatka, M., Paneque, D., Pantaleo, F. R., Paredes, J. M., Parmiggiani, N., Patricelli, B., Pavletić, L., Pe'er, A., Pech, M., Pecimotika, M., Peresano, M., Persic, M., Petruk, O., Pfrang, K., Piatteli, P., Pietropaolo, E., Pillera, R., Pilszyk, B., Pimentel, D., Pintore, F., Pita, S., Pohl, M., Poireau, V., Polo, M., Prado, R. R., Prast, J., Principe, G., Produit, N., Prokoph, H., Prouza, M., Przybilski, H., Pueschel, E., Pühlhofer, G., Pumo, M. L., Punch, M., Queiroz, F., Quirrenbach, A., Rando, R., Razzaque, S., Rebert, E., Recchia, S., Reichherzer, P., Reimer, O., Reimer, A., Renier, Y., Reposeur, T., Rhode, W., Ribeiro, D., Ribó, M., Richtler, T., Rico, J., Rieger, F., Rizi, V., Rodriguez, J., Fernandez, G. Rodriguez, Ramirez, J. C. Rodriguez, Vázquez, J. J. Rodríguez, Romano, P., Romeo, G., Roncadelli, M., Rosado, J., de Leon, A. Rosales, Rowell, G., Rudak, B., Rujopakarn, W., Russo, F., Sadeh, I., Saha, L., Saito, T., Greus, F. Salesa, Sanchez, D., Sánchez-Conde, M., Sangiorgi, P., Sano, H., Santander, M., Santos, E. M., Sanuy, A., Sarkar, S., Saturni, F. G., Sawangwit, U., Scherer, A., Schleicher, B., Schovanek, P., Schussler, F., Schwanke, U., Sciacca, E., Scuderi, S., Arroyo, M. Seglar, Sergijenko, O., Servillat, M., Seweryn, K., Shalchi, A., Sharma, P., Shellard, R. C., Siejkowski, H., Sinha, A., Sliusar, V., Slowikowska, A., Sokolenko, A., Sol, H., Specovius, A., Spencer, S., Spiga, D., Stamerra, A., Stanič, S., Starling, R., Stolarczyk, T., Straumann, U., Strišković, J., Suda, Y., Świerk, P., Tagliaferri, G., Takahashi, H., Takahashi, M., Tavecchio, F., Taylor, L., Tejedor, L. A., Temnikov, P., Terrier, R., Terzic, T., Testa, V., Tian, W., Tibaldo, L., Tonev, D., Torres, D. F., Torresi, E., Tosti, L., Tothill, N., Tovmassian, G., Travnicek, P., Truzzi, S., Tuossenel, F., Umana, G., Vacula, M., Vagelli, V., Valentino, M., Vallage, B., Vallania, P., van Eldik, C., Varner, G. S., Vassiliev, V., Acosta, M. Vázquez, Vecchi, M., Veh, J., Vercellone, S., Vergani, S., Verguilov, V., Vettolani, G. P., Viana, A., Vigorito, C. F., Vitale, V., Vorobiov, S., Vovk, I., Vuillaume, T., Wagner, S. J., Walter, R., Watson, J., White, M., White, R., Wiemann, R., Wierzcholska, A., Will, M., Williams, D. A., Wischnewski, R., Wolter, A., Yamazaki, R., Yanagita, S., Yang, L., Yoshikoshi, T., Zacharias, M., Zaharijas, G., Zaric, D., Zavrtanik, M., Zavrtanik, D., Zech, A., Zechlin, H., Zhdanov, V. I., Živec, M.

论文摘要

Cherenkov望远镜阵列(CTA)是$γ$ - 射线天文学的新一代地面天文台,为解决天体物理学,宇宙学和基本物理学方面的重要开放问题提供了独特的功能。我们通过模拟主动银河核(AGN)及其相对论喷射的模拟观察结果来研究一些$γ$ ray宇宙学的显着区域。使用CTA对AGN的观察将使在统计不确定性低于15%的统计不确定性至红移$ z = 2 $的统计不确定性上对$γ$ ray的吸收进行测量,以限制或检测$γ$ - 射线卤素 - 至少为0.3pg的近视摩race射击。用CTA进行的阿加拉外观测也显示出有望超出标准模型的物理学的潜力。从$γ$ ray天文学中,洛伦兹不变性违规的最佳限制将提高至少两到三倍。 CTA还将探测轴突样粒子可能构成暗物质(如果不是全部)的参数空间。我们以CTA与其他即将到来的设施之间的协同作用得出结论,这些设施将促进$γ$ -Ray宇宙学的增长。

The Cherenkov Telescope Array (CTA), the new-generation ground-based observatory for $γ$-ray astronomy, provides unique capabilities to address significant open questions in astrophysics, cosmology, and fundamental physics. We study some of the salient areas of $γ$-ray cosmology that can be explored as part of the Key Science Projects of CTA, through simulated observations of active galactic nuclei (AGN) and of their relativistic jets. Observations of AGN with CTA will enable a measurement of $γ$-ray absorption on the extragalactic background light with a statistical uncertainty below 15% up to a redshift $z=2$ and to constrain or detect $γ$-ray halos up to intergalactic-magnetic-field strengths of at least 0.3pG. Extragalactic observations with CTA also show promising potential to probe physics beyond the Standard Model. The best limits on Lorentz invariance violation from $γ$-ray astronomy will be improved by a factor of at least two to three. CTA will also probe the parameter space in which axion-like particles could constitute a significant fraction, if not all, of dark matter. We conclude on the synergies between CTA and other upcoming facilities that will foster the growth of $γ$-ray cosmology.

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