The energy spectrum of cosmic rays beyond the turn-down around {10^{17}} eV as measured with the surface detector of the Pierre Auger Observatory

Abreu, P.; Aglietta, M.; Albury, J. M.; Allekotte, I.; Almela, A.; Alvarez-Muñiz, J.; Alves Batista, R.; Anastasi, G. A.; Anchordoqui, L.; Andrada, B.; Andringa, S.; Aramo, C.; Araújo Ferreira, P. R.; Arteaga Velázquez, J. C.; Asorey, H.; Assis, P.; Avila, G.; Badescu, A. M.; Bakalova, A.; Balaceanu, A.; Barbato, F.; Barreira Luz, R. J.; Becker, K. H.; Bellido, J. A.; Berat, C.; Bertaina, M. E.; Bertou, X.; Biermann, P. L.; Billoir, P.; Binet, V.; Bismark, K.; Bister, T.; Biteau, J.; Blazek, J.; Bleve, C.; Boháčová, M.; Boncioli, D.; Bonifazi, C.; Bonneau Arbeletche, L.; Borodai, N.; Botti, A. M.; Brack, J.; Bretz, T.; Brichetto Orchera, P. G.; Briechle, F. L.; Buchholz, P.; Bueno, A.; Buitink, S.; Buscemi, M.; Büsken, M.; Caballero-Mora, K. S.; Caccianiga, L.; Canfora, F.; Caracas, I.; Carceller, J. M.; Caruso, R.; Castellina, A.; Catalani, F.; Cataldi, G.; Cazon, L.; Cerda, M.; Chinellato, J. A.; Chudoba, J.; Chytka, L.; Clay, R. W.; Cobos Cerutti, A. C.; Colalillo, R.; Coleman, A.; Coluccia, M. R.; Conceição, R.; Condorelli, A.; Consolati, G.; Contreras, F.; Convenga, F.; Correia dos Santos, D.; Covault, C. E.; Dasso, S.; Daumiller, K.; Dawson, B. R.; Day, J. A.; de Almeida, R. M.; de Jesús, J.; de Jong, S. J.; De Mauro, G.; de Mello Neto, J. R. T.; De Mitri, I.; de Oliveira, J.; de Oliveira Franco, D.; de Palma, F.; de Souza, V.; De Vito, E.; del Río, M.; Deligny, O.; Di Matteo, A.; Dobrigkeit, C.; D’Olivo, J. C.; Domingues Mendes, L. M.; dos Anjos, R. C.; dos Santos, D.; Dova, M. T.; Ebr, J.; Engel, R.; Epicoco, I.; Erdmann, M.; Escobar, C. O.; Etchegoyen, A.; Falcke, H.; Farmer, J.; Farrar, G.; Fauth, A. C.; Fazzini, N.; Feldbusch, F.; Fenu, F.; Fick, B.; Figueira, J. M.; Filipčič, A.; Fitoussi, T.; Fodran, T.; Freire, M. M.; Fujii, T.; Fuster, A.; Galea, C.; Galelli, C.; García, B.; Garcia Vegas, A. L.; Gemmeke, H.; Gesualdi, F.; Gherghel-Lascu, A.; Ghia, P. L.; Giaccari, U.; Giammarchi, M.; Glombitza, J.; Gobbi, F.; Gollan, F.; Golup, G.; Gómez Berisso, M.; Gómez Vitale, P. F.; Gongora, J. P.; González, J. M.; González, N.; Goos, I.; Góra, D.; Gorgi, A.; Gottowik, M.; Grubb, T. D.; Guarino, F.; Guedes, G. P.; Guido, E.; Hahn, S.; Hamal, P.; Hampel, M. R.; Hansen, P.; Harari, D.; Harvey, V. M.; Haungs, A.; Hebbeker, T.; Heck, D.; Hill, G. C.; Hojvat, C.; Hörandel, J. R.; Horvath, P.; Hrabovský, M.; Huege, T.; Insolia, A.; Isar, P. G.; Janecek, P.; Johnsen, J. A.; Jurysek, J.; Kääpä, A.; Kampert, K. H.; Karastathis, N.; Keilhauer, B.; Kemp, J.; Khakurdikar, A.; Kizakke Covilakam, V. V.; Klages, H. O.; Kleifges, M.; Kleinfeller, J.; Köpke, M.; Kunka, N.; Lago, B. L.; Lang, R. G.; Langner, N.; Leigui de Oliveira, M. A.; Lenok, V.; Letessier-Selvon, A.; Lhenry-Yvon, I.; Lo Presti, D.; Lopes, L.; López, R.; Lu, L.; Luce, Q.; Lundquist, J. P.; Machado Payeras, A.; Mancarella, G.; Mandat, D.; Manning, B. C.; Manshanden, J.; Mantsch, P.; Marafico, S.; Mariazzi, A. G.; Mariş, I. C.; Marsella, G.; Martello, D.; Martinelli, S.; Martinez, H.; Martínez Bravo, O.; Mastrodicasa, M.; Mathes, H. J.; Matthews, J.; Matthiae, G.; Mayotte, E.; Mazur, P. O.; Medina-Tanco, G.; Melo, D.; Menshikov, A.; Merenda, K. -D.; Michal, S.; Micheletti, M. I.; Miramonti, L.; Mockler, D.; Mollerach, S.; Montanet, F.; Morello, C.; Mostafá, M.; Müller, A. L.; Muller, M. A.; Mulrey, K.; Mussa, R.; Muzio, M.; Namasaka, W. M.; Nasr-Esfahani, A.; Nellen, L.; Niculescu-Oglinzanu, M.; Niechciol, M.; Nitz, D.; Nosek, D.; Novotny, V.; Nožka, L.; Nucita, A.; Núñez, L. A.; Palatka, M.; Pallotta, J.; Papenbreer, P.; Parente, G.; Parra, A.; Pawlowsky, J.; Pech, M.; Pedreira, F.; Pȩkala, J.; Pelayo, R.; Peña-Rodriguez, J.; Pereira Martins, E. E.; Perez Armand, J.; Pérez Bertolli, C.; Perlin, M.; Perrone, L.; Petrera, S.; Pierog, T.; Pimenta, M.; Pirronello, V.; Platino, M.; Pont, B.; Pothast, M.; Privitera, P.; Prouza, M.; Puyleart, A.; Querchfeld, S.; Rautenberg, J.; Ravignani, D.; Reininghaus, M.; Ridky, J.; Riehn, F.; Risse, M.; Rizi, V.; Rodrigues de Carvalho, W.; Rodriguez Rojo, J.; Roncoroni, M. J.; Roth, M.; Roulet, E.; Rovero, A. C.; Ruehl, P.; Saffi, S. J.; Saftoiu, A.; Salamida, F.; Salazar, H.; Salina, G.; Sanabria Gomez, J. D.; Sánchez, F.; Santos, E. M.; Santos, E.; Sarazin, F.; Sarmento, R.; Sarmiento-Cano, C.; Sato, R.; Savina, P.; Schäfer, C. M.; Scherini, V.; Schieler, H.; Schimassek, M.; Schimp, M.; Schlüter, F.; Schmidt, D.; Scholten, O.; Schovánek, P.; Schröder, F. G.; Schröder, S.; Schulte, J.; Schulz, A.; Sciutto, S. J.; Scornavacche, M.; Segreto, A.; Sehgal, S.; Shellard, R. C.; Sigl, G.; Silli, G.; Sima, O.; Šmída, R.; Sommers, P.; Soriano, J. F.; Souchard, J.; Squartini, R.; Stadelmaier, M.; Stanca, D.; Stanič, S.; Stasielak, J.; Stassi, P.; Streich, A.; Suárez-Durán, M.; Sudholz, T.; Suomijärvi, T.; Supanitsky, A. D.; Szadkowski, Z.; Tapia, A.; Taricco, C.; Timmermans, C.; Tkachenko, O.; Tobiska, P.; Todero Peixoto, C. J.; Tomé, B.; Torrès, Z.; Travaini, A.; Travnicek, P.; Trimarelli, C.; Tueros, M.; Ulrich, R.; Unger, M.; Vaclavek, L.; Vacula, M.; Valdés Galicia, J. F.; Valore, L.; Varela, E.; Vásquez-Ramírez, A.; Veberič, D.; Ventura, C.; Vergara Quispe, I. D.; Verzi, V.; Vicha, J.; Vink, J.; Vorobiov, S.; Wahlberg, H.; Watanabe, C.; Watson, A. A.; Weber, M.; Weindl, A.; Wiencke, L.; Wilczyński, H.; Wirtz, M.; Wittkowski, D.; Wundheiler, B.; Yushkov, A.; Zapparrata, O.; Zas, E.; Zavrtanik, D.; Zavrtanik, M.; Zehrer, L.

doi:10.1140/epjc/s10052-021-09700-w

We present a measurement of the cosmic-ray spectrum above 100PeV using the part of the surface detector of the Pierre Auger Observatory that has a spacing of 750 m. An inflection of the spectrum is observed, confirming the presence of the so-called second-knee feature. The spectrum is then combined with that of the 1500m array to produce a single measurement of the flux, linking this spectral feature with the three additional breaks at the highest energies. The combined spectrum, with an energy scale set calorimetrically via fluorescence telescopes and using a single detector type, results in the most statistically and systematically precise measurement of spectral breaks yet obtained. These measurements are critical for furthering our understanding of the highest energy cosmic rays.

The energy spectrum of cosmic rays beyond the turn-down around {10^{17}} eV as measured with the surface detector of the Pierre Auger Observatory

Abreu, P.;Aglietta, M.;Albury, J. M.;Allekotte, I.;Almela, A.;Alvarez-Muñiz, J.;Alves Batista, R.;Anastasi, G. A.;Anchordoqui, L.;Andrada, B.;Andringa, S.;Aramo, C.;Araújo Ferreira, P. R.;Arteaga Velázquez, J. C.;Asorey, H.;Assis, P.;Avila, G.;Badescu, A. M.;Bakalova, A.;Balaceanu, A.;Barbato, F.;Barreira Luz, R. J.;Becker, K. H.;Bellido, J. A.;Berat, C.;Bertaina, M. E.;Bertou, X.;Biermann, P. L.;Billoir, P.;Binet, V.;Bismark, K.;Bister, T.;Biteau, J.;Blazek, J.;Bleve, C.;Boháčová, M.;Boncioli, D.;Bonifazi, C.;Bonneau Arbeletche, L.;Borodai, N.;Botti, A. M.;Brack, J.;Bretz, T.;Brichetto Orchera, P. G.;Briechle, F. L.;Buchholz, P.;Bueno, A.;Buitink, S.;Buscemi, M.;Büsken, M.;Caballero-Mora, K. S.;Caccianiga, L.;Canfora, F.;Caracas, I.;Carceller, J. M.;Caruso, R.;Castellina, A.;Catalani, F.;Cataldi, G.;Cazon, L.;Cerda, M.;Chinellato, J. A.;Chudoba, J.;Chytka, L.;Clay, R. W.;Cobos Cerutti, A. C.;Colalillo, R.;Coleman, A.;Coluccia, M. R.;Conceição, R.;Condorelli, A.;Consolati, G.;Contreras, F.;Convenga, F.;Correia dos Santos, D.;Covault, C. E.;Dasso, S.;Daumiller, K.;Dawson, B. R.;Day, J. A.;de Almeida, R. M.;de Jesús, J.;de Jong, S. J.;De Mauro, G.;de Mello Neto, J. R. T.;De Mitri, I.;de Oliveira, J.;de Oliveira Franco, D.;de Palma, F.;de Souza, V.;De Vito, E.;del Río, M.;Deligny, O.;Di Matteo, A.;Dobrigkeit, C.;D’Olivo, J. C.;Domingues Mendes, L. M.;dos Anjos, R. C.;dos Santos, D.;Dova, M. T.;Ebr, J.;Engel, R.;Epicoco, I.;Erdmann, M.;Escobar, C. O.;Etchegoyen, A.;Falcke, H.;Farmer, J.;Farrar, G.;Fauth, A. C.;Fazzini, N.;Feldbusch, F.;Fenu, F.;Fick, B.;Figueira, J. M.;Filipčič, A.;Fitoussi, T.;Fodran, T.;Freire, M. M.;Fujii, T.;Fuster, A.;Galea, C.;Galelli, C.;García, B.;Garcia Vegas, A. L.;Gemmeke, H.;Gesualdi, F.;Gherghel-Lascu, A.;Ghia, P. L.;Giaccari, U.;Giammarchi, M.;Glombitza, J.;Gobbi, F.;Gollan, F.;Golup, G.;Gómez Berisso, M.;Gómez Vitale, P. F.;Gongora, J. P.;González, J. M.;González, N.;Goos, I.;Góra, D.;Gorgi, A.;Gottowik, M.;Grubb, T. D.;Guarino, F.;Guedes, G. P.;Guido, E.;Hahn, S.;Hamal, P.;Hampel, M. R.;Hansen, P.;Harari, D.;Harvey, V. M.;Haungs, A.;Hebbeker, T.;Heck, D.;Hill, G. C.;Hojvat, C.;Hörandel, J. R.;Horvath, P.;Hrabovský, M.;Huege, T.;Insolia, A.;Isar, P. G.;Janecek, P.;Johnsen, J. A.;Jurysek, J.;Kääpä, A.;Kampert, K. H.;Karastathis, N.;Keilhauer, B.;Kemp, J.;Khakurdikar, A.;Kizakke Covilakam, V. V.;Klages, H. O.;Kleifges, M.;Kleinfeller, J.;Köpke, M.;Kunka, N.;Lago, B. L.;Lang, R. G.;Langner, N.;Leigui de Oliveira, M. A.;Lenok, V.;Letessier-Selvon, A.;Lhenry-Yvon, I.;Lo Presti, D.;Lopes, L.;López, R.;Lu, L.;Luce, Q.;Lundquist, J. P.;Machado Payeras, A.;Mancarella, G.;Mandat, D.;Manning, B. C.;Manshanden, J.;Mantsch, P.;Marafico, S.;Mariazzi, A. G.;Mariş, I. C.;Marsella, G.;Martello, D.;Martinelli, S.;Martinez, H.;Martínez Bravo, O.;Mastrodicasa, M.;Mathes, H. J.;Matthews, J.;Matthiae, G.;Mayotte, E.;Mazur, P. O.;Medina-Tanco, G.;Melo, D.;Menshikov, A.;Merenda, K. -D.;Michal, S.;Micheletti, M. I.;Miramonti, L.;Mockler, D.;Mollerach, S.;Montanet, F.;Morello, C.;Mostafá, M.;Müller, A. L.;Muller, M. A.;Mulrey, K.;Mussa, R.;Muzio, M.;Namasaka, W. M.;Nasr-Esfahani, A.;Nellen, L.;Niculescu-Oglinzanu, M.;Niechciol, M.;Nitz, D.;Nosek, D.;Novotny, V.;Nožka, L.;Nucita, A.;Núñez, L. A.;Palatka, M.;Pallotta, J.;Papenbreer, P.;Parente, G.;Parra, A.;Pawlowsky, J.;Pech, M.;Pedreira, F.;Pȩkala, J.;Pelayo, R.;Peña-Rodriguez, J.;Pereira Martins, E. E.;Perez Armand, J.;Pérez Bertolli, C.;Perlin, M.;Perrone, L.;Petrera, S.;Pierog, T.;Pimenta, M.;Pirronello, V.;Platino, M.;Pont, B.;Pothast, M.;Privitera, P.;Prouza, M.;Puyleart, A.;Querchfeld, S.;Rautenberg, J.;Ravignani, D.;Reininghaus, M.;Ridky, J.;Riehn, F.;Risse, M.;Rizi, V.;Rodrigues de Carvalho, W.;Rodriguez Rojo, J.;Roncoroni, M. J.;Roth, M.;Roulet, E.;Rovero, A. C.;Ruehl, P.;Saffi, S. J.;Saftoiu, A.;Salamida, F.;Salazar, H.;Salina, G.;Sanabria Gomez, J. D.;Sánchez, F.;Santos, E. M.;Santos, E.;Sarazin, F.;Sarmento, R.;Sarmiento-Cano, C.;Sato, R.;Savina, P.;Schäfer, C. M.;Scherini, V.;Schieler, H.;Schimassek, M.;Schimp, M.;Schlüter, F.;Schmidt, D.;Scholten, O.;Schovánek, P.;Schröder, F. G.;Schröder, S.;Schulte, J.;Schulz, A.;Sciutto, S. J.;Scornavacche, M.;Segreto, A.;Sehgal, S.;Shellard, R. C.;Sigl, G.;Silli, G.;Sima, O.;Šmída, R.;Sommers, P.;Soriano, J. F.;Souchard, J.;Squartini, R.;Stadelmaier, M.;Stanca, D.;Stanič, S.;Stasielak, J.;Stassi, P.;Streich, A.;Suárez-Durán, M.;Sudholz, T.;Suomijärvi, T.;Supanitsky, A. D.;Szadkowski, Z.;Tapia, A.;Taricco, C.;Timmermans, C.;Tkachenko, O.;Tobiska, P.;Todero Peixoto, C. J.;Tomé, B.;Torrès, Z.;Travaini, A.;Travnicek, P.;Trimarelli, C.;Tueros, M.;Ulrich, R.;Unger, M.;Vaclavek, L.;Vacula, M.;Valdés Galicia, J. F.;Valore, L.;Varela, E.;Vásquez-Ramírez, A.;Veberič, D.;Ventura, C.;Vergara Quispe, I. D.;Verzi, V.;Vicha, J.;Vink, J.;Vorobiov, S.;Wahlberg, H.;Watanabe, C.;Watson, A. A.;Weber, M.;Weindl, A.;Wiencke, L.;Wilczyński, H.;Wirtz, M.;Wittkowski, D.;Wundheiler, B.;Yushkov, A.;Zapparrata, O.;Zas, E.;Zavrtanik, D.;Zavrtanik, M.;Zehrer, L.

2021-01-01

Abstract

We present a measurement of the cosmic-ray spectrum above 100PeV using the part of the surface detector of the Pierre Auger Observatory that has a spacing of 750 m. An inflection of the spectrum is observed, confirming the presence of the so-called second-knee feature. The spectrum is then combined with that of the 1500m array to produce a single measurement of the flux, linking this spectral feature with the three additional breaks at the highest energies. The combined spectrum, with an energy scale set calorimetrically via fluorescence telescopes and using a single detector type, results in the most statistically and systematically precise measurement of spectral breaks yet obtained. These measurements are critical for furthering our understanding of the highest energy cosmic rays.

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	Anno di pubblicazione
	
			2021
		
	Titolo della rivista
	
			THE EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL. C, PARTICLES AND FIELDS
		
	Appare nelle tipologie:
	
			01.1 Articolo in Rivista

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RE.PUBLIC@POLIMI pubblicazioni di ricerca del Politecnico di Milano

The energy spectrum of cosmic rays beyond the turn-down around {10^{17}} eV as measured with the surface detector of the Pierre Auger Observatory

2021-01-01

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The energy spectrum of cosmic rays beyond the turn-down around {10^{17}} eV as measured with the surface detector of the Pierre Auger Observatory

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