Artículos de revistas
Evidence For A Mixed Mass Composition At The 'ankle' In The Cosmic-ray Spectrum
Registration in:
Physics Letters B. Elsevier Science Bv, v. 762, p. 288 - 295, 2016.
0370-2693
1873-2445
WOS:000388473700041
10.1016/j.physletb.2016.09.039
Author
Aab
A.; Abreu
P.; Aglietta
M.; Ahn
E. J.; AlSamarai
I.; Albuquerque
I. F. M.; Allekotte
I.; Allison
P.; Almela
A.; Alvarez Castillo
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F.
Institutions
Abstract
Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) We report a first measurement for ultrahigh energy cosmic rays of the correlation between the depth of shower maximum and the signal in the water Cherenkov stations of air-showers registered simultaneously by the fluorescence and the surface detectors of the Pierre Auger Observatory. Such a correlation measurement is a unique feature of a hybrid air-shower observatory with sensitivity to both the electromagnetic and muonic components. It allows an accurate determination of the spread of primary masses in the cosmic-ray flux. Up till now, constraints on the spread of primary masses have been dominated by systematic uncertainties. The present correlation measurement is not affected by systematics in the measurement of the depth of shower maximum or the signal in the water Cherenkov stations. The analysis relies on general characteristics of air showers and is thus robust also with respect to uncertainties in hadronic event generators. The observed correlation in the energy range around the 'ankle' at lg(E/eV) = 18.5-19.0 differs significantly from expectations for pure primary cosmic-ray compositions. A light composition made up of proton and helium only is equally inconsistent with observations. The data are explained well by a mixed composition including nuclei with mass A > 4. Scenarios such as the proton dip model, with almost pure compositions, are thus disfavored as the sole explanation of the ultrahigh-energy cosmic-ray flux at Earth. (C) 2016 The Author(s). Published by Elsevier B.V. 762 288 295 Comision Nacional de Energia Atomica, Agencia Nacional de Promocion Cientifica y Tecnologica (ANPCyT), Argentina Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas (CONICET), Argentina Gobierno de la Provincia de Mendoza, Argentina Municipalidad de Malargue, Argentina NDM Holdings, Argentina Valle Las Lenas, Argentina Australian Research Council, Brazil Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientifico e Tecnologico (CNPq), Brazil Financiadora de Estudos e Projetos (FINEP), Brazil Fundacao de Amparo a Pesquisa do Estado de Rio de Janeiro (FAPERJ), Brazil Sao Paulo Research Foundation (FAPESP), Brazil [2010/07359-6, 1999/05404-3] Ministerio de Ciencia e Tecnologia (MCT), Brazil Czech Science Foundation, Czech Republic [14-17501S] Centre de Calcul IN2P3/CNRS, France Departement Physique Nucleaire et Corpusculaire (PNC-IN2P3/CNRS), France Departement Sciences de l'Univers (SDU-INSU/CNRS), France Institut Lagrange de Paris (ILP), France within the Investissements d'Avenir Programme [LABEX ANR-10-LABX-63, ANR-11-IDEX-0004-02] Bundesministerium fur Bildung und Forschung (BMBF), Germany Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), Germany Finanzministerium Baden-Wurttemberg, Germany Helmholtz Alliance for Astroparticle Physics (HAP), Germany Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren (HGF), Germany Ministerium fur Wissenschaft und Forschung, Nordrhein Westfalen, Germany Ministerium fur Wissenschaft, Forschung und Kunst, Baden-Wurttemberg, Germany Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Italy Ministero dell'Istruzione, dell'Universita e della Ricerca (MIUR), Italy Gran Sasso Center for Astroparticle Physics (CFA), Italy CETEMPS Center of Excellence, Italy Ministero degli Affari Esteri (MAE), Italy Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologia (CONACYT), Mexico [167733] Universidad Nacional Autonoma de Mexico (UNAM), PAPIIT DGAPA-UNAM, Mexico Ministerie van Onderwijs, Cultuur en Wetenschap, Netherlands Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO), Netherlands Stichting voor Fundamenteel Onderzoek der Materie (FOM), Netherlands National Centre for Research and Development, Poland [ERA-NET-ASPERA/01/11, ERA-NET-ASPERA/02/11] National Science Centre, Poland [2013/08/M/ST9/00322, 2013/08/M/ST9/00728, HARMONIA 5 - 2013/10/M/ST9/00062] Portuguese national funds Programa Operacional Factores de Competitividade through Fundacao para a Ciencia e a Tecnologia (COMPETE), Portugal FEDER funds within Programa Operacional Factores de Competitividade through Fundacao para a Ciencia e a Tecnologia (COMPETE), Portugal Romanian Authority for Scientific Research ANCS, CNDI-UEFISCDI partnership projects [20/2012, 194/2012, PN 16 42 01 02] Slovenian Research Agency, Slovenia Comunidad de Madrid, Spain Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) funds, Spain Xunta de Galicia, Spain European Community 7th Framework Program, Spain [FP7-PEOPLE-2012-IEF-328826] Science and Technology Facilities Council, United Kingdom Department of Energy, USA [DE-AC02-07CH11359, DE-FR02-04ER41300, DE-FG02-99ER41107, DE-SC0011689] National Science Foundation, USA [0450696] Grainger Foundation, USA NAFOSTED, Vietnam Marie Curie-IRSES/EPLANET European Particle Physics Latin American Network European Union 7th Framework Program [PIRSES-2009-GA-246806] UNESCO [MSMT CR LG15014] [LO1305] [LM2015038] Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)