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RE.PUBLIC@POLIMI pubblicazioni di ricerca del Politecnico di Milano
We present measurements of the depth of shower maximum, Xmax, for cosmic-ray-induced extensive air showers recorded by the fluorescence detector of the Pierre Auger Observatory over 17 years. The dataset covers primary energies from 1017.7 eV to beyond 1019.6 eV. With improved event reconstruction and an exposure 2.4 times larger than in our previous analysis, this work confirms and refines our conclusions on the mass composition at ultrahigh energies. The energy evolution of the mean Xmax exhibits a pronounced break at a cosmic-ray energy of about 1018.4 eV, providing direct, model-independent evidence for a change in the evolution of the mass composition. Independently, the observed decrease of the Xmax fluctuations with energy indicates a transition toward a heavier and less diverse primary mass composition. No statistically significant declination dependence of the Xmax distributions is observed within the exposure of the Observatory, consistent with an isotropic mass composition at the sensitivity of this analysis. The mean and standard deviation of the Xmax distributions, interpreted with air-shower simulations, yield the energy dependence of the average and variance of the logarithmic mass of cosmic rays arriving at Earth. Furthermore, energy-dependent fractional abundances of four representative primary-mass groups (p, He, CNO, Fe) are obtained by fitting the observed Xmax distributions in each energy bin with a weighted sum of elemental templates. These results provide strong evidence against a long-standing assumption that ultrahigh-energy cosmic rays are predominantly protons: above 1018.4 eV, the average cosmic-ray mass increases, accompanied by a steadily decreasing diversity in the elemental composition.
Depth of maximum of air-shower profiles above 10<17.7>eV measured with the fluorescence detector of the Pierre Auger Observatory
Abdul Halim, A.;Abreu, P.;Aglietta, M.;Ahmed, M.;Allekotte, I.;Almeida Cheminant, K.;Aloisio, R.;Alvarez-Muñiz, J.;Ambrosone, A.;Ammerman Yebra, J.;Anchordoqui, L.;Andrada, B.;Andrade Dourado, L.;Apollonio, L.;Aramo, C.;Arnone, E.;Arteaga Velázquez, J. C.;Assis, P.;Avila, G.;Avocone, E.;Bakalova, A.;Balibrea, Y.;Baluta, A.;Barbato, F.;Bartz Mocellin, A.;Behler, J. P.;Bellido, J. A.;Berat, C.;Bertaina, M. E.;Bianciotto, M.;Biermann, P. L.;Binet, V.;Bismark, K.;Bister, T.;Biteau, J.;Blazek, J.;Blümer, J.;Boháčová, M.;Boncioli, D.;Bonifazi, C.;Borodai, N.;Brack, J.;Brichetto Orquera, P. G.;Bueno, A.;Buitink, S.;Bwembya, A.;Caba Pineda, T. R.;Caballero-Mora, K. S.;Cabana-Freire, S.;Caccianiga, L.;Caraça-Valente, J.;Caruso, R.;Castellina, A.;Catalani, F.;Cataldi, G.;Cazon, L.;Cerda, M.;Čermáková, B.;Cermenati, A.;Cerny, K.;Chinellato, J. A.;Chudoba, J.;Chytka, L.;Clay, R. W.;Cobos Cerutti, A. C.;Colalillo, R.;Conceição, R.;Consolati, G.;Conte, M.;Convenga, F.;Correia dos Santos, D.;Costa, P. J.;Covault, C. E.;Cristinziani, M.;Cruz Sanchez, C. S.;Dasso, S.;Daumiller, K.;Dawson, B. R.;de Almeida, R. M.;de Boone, E. -T.;de Errico, B.;de Jesús, J.;de Jong, S. J.;de Mello Neto, J. R. T.;De Mitri, I.;de Oliveira Franco, D.;de Palma, F.;de Souza, V.;De Vito, E.;Del Popolo, A.;Deligny, O.;Denner, N.;Denner Syrokvas, K.;Deval, L.;di Matteo, A.;Dobrigkeit, C.;D'Olivo, J. C.;Domingues Mendes, L. M.;Dominguez, T.;Dominguez Ballesteros, Y.;Dorosti, Q.;dos Anjos, R. C.;Ebr, J.;Ellwanger, F.;Engel, R.;Epicoco, I.;Erdmann, M.;Etchegoyen, A.;Evoli, C.;Falcke, H.;Farrar, G.;Fauth, A. C.;Fehler, T.;Feldbusch, F.;Fernandes, A.;Fernández Alonso, M.;Fick, B.;Figueira, J. M.;Filip, P.;Filipčič, A.;Fitoussi, T.;Flaggs, B.;Franco, A.;Freitas, M.;Fujii, T.;Fuster, A.;Galea, C.;García, B.;Gaudu, C.;Ghia, P. L.;Giaccari, U.;Giammarco, M.;Glaser, C.;Gobbi, F.;Gollan, F.;Golup, G.;Gómez Vitale, P. F.;Gongora, J. P.;González, N.;Góra, D.;Gorgi, A.;Gottowik, M.;Guarino, F.;Guedes, G. P.;Guerra, Y. C.;Gülzow, L.;Hahn, S.;Hamal, P.;Hampel, M. R.;Hansen, P.;Harvey, V. M.;Haungs, A.;Havelka, M.;Hebbeker, T.;Hojvat, C.;Hörandel, J. R.;Horvath, P.;Hrabovský, M.;Huege, T.;Insolia, A.;Isar, P. G.;Ismaiel, M.;Janecek, P.;Jilek, V.;Kampert, K. -H.;Keilhauer, B.;Kizakke Covilakam, V. V.;Klages, H. O.;Kleifges, M.;Klingel, A.;Köhler, J.;Krieger, F.;Kubatova, M.;Kunka, N.;Lago, B. L.;Langner, N.;Leal, N.;Leigui de Oliveira, M. A.;Lema-Capeans, Y.;Letessier-Selvon, A.;Lhenry-Yvon, I.;Lopes, L.;Lundquist, J. P.;Mallamaci, M.;Mancuso, S.;Mandat, D.;Mantsch, P.;Mariazzi, A. G.;Marinelli, C.;Mariş, I. C.;Marsella, G.;Martello, D.;Martinelli, S.;Martínez Bravo, O.;Martínez-Mendez, A.;Martins, M. A.;Mathes, H. -J.;Matthews, J.;Matthiae, G.;Mayotte, E.;Mayotte, S.;Mazur, P. O.;Medina-Tanco, G.;Meinert, J.;Melo, D.;Menshikov, A.;Merx, C.;Michal, S.;Micheletti, M. I.;Miramonti, L.;Mogarkar, M.;Mollerach, S.;Montanet, F.;Morejon, L.;Mulrey, K.;Mussa, R.;Namasaka, W. M.;Negi, S.;Nellen, L.;Nguyen, K.;Nicora, G.;Niechciol, M.;Nitz, D.;Nosek, D.;Novikov, A.;Novotny, V.;Nožka, L.;Nucita, A.;Núñez, L. A.;Nuza, S. E.;Ochoa, J.;Olegario, M.;Oliveira, C.;Östman, L.;Palatka, M.;Pallotta, J.;Parente, G.;Paulsen, T.;Pawlowsky, J.;Pech, M.;Pȩkala, J.;Pelayo, R.;Pelgrims, V.;Pérez Bertolli, C.;Perrone, L.;Petrera, S.;Pierog, T.;Pimenta, M.;Platino, M.;Pont, B.;Pourmohammad Shahvar, M.;Privitera, P.;Priyadarshi, C.;Prouza, M.;Pytel, K.;Querchfeld, S.;Rautenberg, J.;Ravignani, D.;Reginatto Akim, J. V.;Rennó, M. Z.;Reuzki, A.;Ridky, J.;Riehn, F.;Risse, M.;Rizi, V.;Rocha Moldes, B.;Rodriguez, E.;Rodriguez Fernandez, G.;Rodriguez Rojo, J.;Rossoni, S.;Roth, M.;Roulet, E.;Rovero, A. C.;Saftoiu, A.;Saharan, M.;Salamida, F.;Salazar, H.;Salina, G.;Sampathkumar, P.;San Martin, N.;Sanabria Gomez, J. D.;Sánchez, F.;Sánchez Rodriguez, F. M.;Santos, E.;Sarazin, F.;Sarmento, R.;Sato, R.;Savina, P.;Scherini, V.;Schieler, H.;Schimp, M.;Schmidt, D.;Scholten, O.;Schoorlemmer, H.;Schovánek, P.;Schröder, F. G.;Schulte, J.;Schulz, T.;Sciutto, S. J.;Scornavacche, M.;Sedoski, A.;Sehgal, S.;Shivashankara, S. U.;Sigl, G.;Simkova, K.;Simon, F.;Šmída, R.;Soares Sippert, S.;Sommers, P.;Stanič, S.;Stasielak, J.;Stassi, P.;Strähnz, S.;Straub, M.;Suomijärvi, T.;Supanitsky, A. D.;Svozilikova, Z.;Szadkowski, Z.;Tairli, F.;Tapia, A.;Taricco, C.;Timmermans, C.;Tkachenko, O.;Tobiska, P.;Todero Peixoto, C. J.;Tomé, B.;Travaini, A.;Travnicek, P.;Trimarelli, C.;Tueros, M.;Unger, M.;Uzeiroska-Geyik, R.;Vaclavek, L.;Vacula, M.;Vaiman, I.;Valdés Galicia, J. F.;Valore, L.;van Dillen, P.;Varela, E.;Vašíčková, V.;Vásquez-Ramírez, A.;Veberič, D.;Vergara Quispe, I. D.;Verpoest, S.;Verzi, V.;Vicha, J.;Vorobiov, S.;Vuta, J. B.;Watanabe, C.;Watson, A. A.;Weindl, A.;Weitz, M.;Wiencke, L.;Wilczyński, H.;Wundheiler, B.;Yue, B.;Yushkov, A.;Zas, E.;Zavrtanik, D.;Zavrtanik, M.;null, null
2026-01-01
Abstract
We present measurements of the depth of shower maximum, Xmax, for cosmic-ray-induced extensive air showers recorded by the fluorescence detector of the Pierre Auger Observatory over 17 years. The dataset covers primary energies from 1017.7 eV to beyond 1019.6 eV. With improved event reconstruction and an exposure 2.4 times larger than in our previous analysis, this work confirms and refines our conclusions on the mass composition at ultrahigh energies. The energy evolution of the mean Xmax exhibits a pronounced break at a cosmic-ray energy of about 1018.4 eV, providing direct, model-independent evidence for a change in the evolution of the mass composition. Independently, the observed decrease of the Xmax fluctuations with energy indicates a transition toward a heavier and less diverse primary mass composition. No statistically significant declination dependence of the Xmax distributions is observed within the exposure of the Observatory, consistent with an isotropic mass composition at the sensitivity of this analysis. The mean and standard deviation of the Xmax distributions, interpreted with air-shower simulations, yield the energy dependence of the average and variance of the logarithmic mass of cosmic rays arriving at Earth. Furthermore, energy-dependent fractional abundances of four representative primary-mass groups (p, He, CNO, Fe) are obtained by fitting the observed Xmax distributions in each energy bin with a weighted sum of elemental templates. These results provide strong evidence against a long-standing assumption that ultrahigh-energy cosmic rays are predominantly protons: above 1018.4 eV, the average cosmic-ray mass increases, accompanied by a steadily decreasing diversity in the elemental composition.
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simulazione ASN
Il report seguente simula gli indicatori relativi alla propria produzione scientifica in relazione alle soglie ASN 2023-2025 del proprio SC/SSD. Si ricorda che il superamento dei valori soglia (almeno 2 su 3) è requisito necessario ma non sufficiente al conseguimento dell'abilitazione. La simulazione si basa sui dati IRIS e sugli indicatori bibliometrici alla data indicata e non tiene conto di eventuali periodi di congedo obbligatorio, che in sede di domanda ASN danno diritto a incrementi percentuali dei valori. La simulazione può differire dall'esito di un’eventuale domanda ASN sia per errori di catalogazione e/o dati mancanti in IRIS, sia per la variabilità dei dati bibliometrici nel tempo. Si consideri che Anvur calcola i valori degli indicatori all'ultima data utile per la presentazione delle domande.
La presente simulazione è stata realizzata sulla base delle regole riportate nel DM 598/2018 e allegata Tabella A. Cineca non si assume alcuna responsabilità in merito all’uso che il diretto interessato o terzi faranno della simulazione. Si specifica inoltre che la simulazione contiene calcoli effettuati con dati e algoritmi di pubblico dominio e deve quindi essere considerata come un mero ausilio al calcolo svolgibile manualmente o con strumenti equivalenti. Informazioni sui dati: vengono considerati tutti i prodotti in stato definitivo. Per i prodotti indicizzati wos/scopus, l’anno di riferimento e la tipologia sono quelli riportati in banca-dati.
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