# Alekseeva (ICRC2005) - Extensive Air Shower Simulation Program CONEX: Matching Monte Carlo and Numerical Methods
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> 廣域空氣簇射模擬程式 CONEX：匹配蒙地卡羅和數值方法
> Alekseeva 等人發表於 2005 年第 29 屆國際宇宙射線會議
## :information_source: Information *資訊*
* URLs:
* *Proc. ICRC2005* **7**, pp.139--142
* **pdf**: [Site 1](https://cds.cern.ch/record/965307/files/17139-ger-ostapchenko-S-abs2-he14-poster.pdf), [Site 2](https://galprop.stanford.edu/elibrary/icrc/2005/Vol-Web/Vol-17/17139-ger-ostapchenko-S-abs2-he14-poster.pdf)
* [ADS](https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2005ICRC....7..139A/abstract)
* [KIT-Bibliothek](https://publikationen.bibliothek.kit.edu/280064263) for citation :no_entry_sign:
* Related URLs
* [*Proc. ICRC2005*](https://www.icrr.u-tokyo.ac.jp/can/icrc2005/)
* [*Proc. ICRC2005* vol. 7](https://www.icrr.u-tokyo.ac.jp/can/icrc2005/Proceedings/Volume7_index.html)
* BibLaTeX

    @proceedings{icrc2005,
        editor      = {Sripathi Acharya, B. and Gupta, Sunil and Jagadeesan, P. and Jain, Atul and Karthikeyan, S. and Morris, Samuel and Tonwar, Suresh},
        title       = {Proceedings of 29th International Cosmic Ray Conference},
        shorttitle  = {ICRC2005},
        venue       = {Pune, India},
        eventdate   = {2005-08-03/2005-08-10},
        year        = {2005},
        month       = {},
        publisher   = {Tata Institute of Fundamental Research},
        location    = {Mumbai},
        url         = {https://www.icrr.u-tokyo.ac.jp/can/icrc2005/},
    }

    @inproceedings{alekseeva-icrc2005,
        author      = {Ostapchenko, S. and Pierog, T. and Alekseeva, M. and Bergmann, T. and Chernatkin, V. and Engel, R. and Heck, D. and Kalmykov, N. N. and Werner, K.},
        title       = {Extensive Air Shower Simulation Program CONEX: Matching Monte Carlo and Numerical Methods},
        crossref    = {icrc2005},
        volume      = {7},
        pages       = {139--142}
        url         = {https://cds.cern.ch/record/965307/files/17139-ger-ostapchenko-S-abs2-he14-poster.pdf}
    }

## :star2: Highlights *重點整理*
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## :page_with_curl: Table of Contents *目錄*
[TOC]

## 0. Abstract *摘要*
We discuss the structure of new extensive air shower simulation code `CONEX` and demonstrate the advantages of the hybrid air shower calculation scheme employed. The latter combines an explicit Monte Carlo simulation of the most energetic part of the particle cascade in the atmosphere with a numerical treatment of secondary sub-cascades of smaller energies, using a system of corresponding integro-differential equations. Special attention is payed to the accuracy and the efficiency of the method. The results of the calculations, e.g., shower size profile, number of muons, particle energy spectra, are compared to the ones obtained using the traditional Monte Carlo approach, and to calculations with the CORSIKA program. Finally, we discuss possible applications of the code and the prospects for its further development.

我們討論了新的廣域空氣簇射模擬程式碼 `CONEX` 的結構，並展示它所採用的「混合式空氣簇射計算方案」的優勢。「混合式空氣簇射計算方案」使用相應的積分－微分方程組合併了：
1. 對「大氣的粒子級聯中能量最高的部分」採用的「顯式蒙地卡羅模擬」
2. 對「較低能量的次級子級聯」採用的「數值處理」

本方案特別注意方法的準確性和效率，亦比較
1. 本方案計算結果（例如簇射大小分佈、緲子數量、粒子能譜） 與
2. 使用傳統蒙特卡羅方法獲得的結果 以及
3. 使用 `CORSIKA` 程序的計算結果。

最後，我們討論了程式碼的可能用途及其進一步發展的前景。

## 1. Introduction
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在當代高能宇宙射線（CR）實驗中，廣域空氣簇射（EAS）發展的蒙特卡羅（MC）模擬構成了資料分析程式中重要組成部分。 相應的模擬工具，如 CORSIKA [1] 和 AIRES [2] 程式，用於建立測量的 EAS 特性與初級 CR 粒子特性之間的關係。然而，在非常高的能量下，這樣的計算非常耗時，因此必須進行優化。一種流行的方法是用一些加權抽樣程序代替 EAS 開發的完整 MC 處理，例如，應用「細化」方法 [3]。一個有前途的替代方案是採用所謂的混合程序，它結合了對空氣簇射中能量最高部分的直接 MC 模擬，用於粒子能量超過某個能量閾值（通常選擇為比初級粒子能量小 100 倍的因子），基於相應的核電磁級聯方程的解，對較小能量的粒子子級聯進行數值描述。 這種方法允許人們大大減少 EAS 計算時間，同時與標準方法相比具有相同或在某些情況下甚至更高的精度。

在這裡，我們討論了一種新的 EAS 模擬程序——CONEX [4]。 CONEX 中高能 ) 強子和電磁 (e/m) 級聯過程的 MC 處理與其在 CORSIKA 程序中的實現非常相似：一個是遵循不同強子、電子 ( 正電子）、光子和介子。 在那裡，可選擇使用 NEXUS [5]、QGSJET [6] 或 SIBYLL [7] 模型處理強子相互作用（在低能量時也可以使用 GHEISHA 程序 [8]），而 e/m 部分則處理 通過 EGS4 代碼 [9]，輔以對 Landau-Pomeranchuk-Migdal 效應和照片製作過程的說明。 所有低於所選能量閾值的粒子都被存儲起來，以形成級聯方程的初始條件（所謂的源項）。 最後，通過求解該過程的積分微分方程組，獲得亞閾值能量下完整核-e/m 級聯的進一步發展，初始條件由多粒子源項定義，後者為 作為高於閾值的級聯的結果形成，即針對每個淋浴單獨。 其他地方給出了相應程序的更詳細描述 [4]（另見 [10、11]）。
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