Depth of maximum of air-shower profiles at the Pierre Auger Observatory. II. Composition implications

A. Aab, P. Abreu, M. Aglietta, E. J. Ahn, I. Al Samarai, I. F.M. Albuquerque, I. Allekotte, J. Allen, P. Allison, A. Almela, J. Alvarez Castillo, J. Alvarez-Muñiz, R. Alves Batista, M. Ambrosio, A. Aminaei, L. Anchordoqui, S. Andringa, C. Aramo, V. M. Aranda, F. ArquerosH. Asorey, P. Assis, J. Aublin, M. Ave, M. Avenier, G. Avila, N. Awal, A. M. Badescu, K. B. Barber, J. Bäuml, C. Baus, J. J. Beatty, K. H. Becker, J. A. Bellido, C. Berat, M. E. Bertania, X. Bertou, P. L. Biermann, P. Billoir, S. Blaess, M. Blanco, C. Bleve, H. Blümer, M. Boháčová, D. Boncioli, C. Bonifazi, R. Bonino, N. Borodai, J. Brack, I. Brancus, A. Bridgeman, P. Brogueira, W. C. Brown, P. Buchholz, A. Bueno, S. Buitink, M. Buscemi, K. S. Caballero-Mora, B. Caccianiga, L. Caccianiga, M. Candusso, L. Caramete, R. Caruso, A. Castellina, G. Cataldi, L. Cazon, R. Cester, A. G. Chavez, A. Chiavassa, J. A. Chinellato, J. Chudoba, M. Cilmo, R. W. Clay, G. Cocciolo, R. Colalillo, A. Coleman, L. Collica, M. R. Coluccia, R. Conceição, F. Contreras, M. J. Cooper, A. Cordier, S. Coutu, C. E. Covault, J. Cronin, A. Curutiu, R. Dallier, B. Daniel, S. Dasso, K. Daumiller, B. R. Dawson, R. M. De Almeida, M. De Domenico, S. J. De Jong, J. R.T. De Mello Neto, I. De Mitri, J. De Oliveira, V. De Souza, L. Del Peral, O. Deligny, H. Dembinski, N. Dhital, C. Di Giulio, A. Di Matteo, J. C. Diaz, M. L. Díaz Castro, F. Diogo, C. Dobrigkeit, W. Docters, J. C. D'Olivo, A. Dorofeev, Q. Dorosti Hasankiadeh, M. T. Dova, J. Ebr, R. Engel, M. Erdmann, M. Erfani, C. O. Escobar, J. Espadanal, A. Etchegoyen, P. Facal San Luis, H. Falcke, K. Fang, G. Farrar, A. C. Fauth, N. Fazzini, A. P. Ferguson, M. Fernandes, B. Fick, J. M. Figueira, A. Filevich, A. Filipčič, B. D. Fox, O. Fratu, U. Fröhlich, B. Fuchs, T. Fuji, R. Gaior, B. García, S. T. Garcia Roca, D. Garcia-Gamez, D. Garcia-Pinto, G. Garilli, A. Gascon Bravo, F. Gate, H. Gemmeke, P. L. Ghia, U. Giaccari, M. Giammarchi, M. Giller, C. Glaser, H. Glass, M. Gómez Berisso, P. F. Gómez Vitale, P. Gonçalves, J. G. Gonzalez, N. González, B. Gookin, J. Gordon, A. Gorgi, P. Gorham, P. Gouffon, S. Grebe, N. Griffith, A. F. Grillo, T. D. Grubb, F. Guarino, G. P. Guedes, M. R. Hampel, P. Hansen, D. Harari, T. A. Harrison, S. Hartmann, J. L. Harton, A. Haungs, T. Hebbeker, D. Heck, P. Heimann, A. E. Herve, G. C. Hill, C. Hojvat, N. Hollon, E. Holt, P. Homola, J. R. Hörandel, P. Horvath, M. Hrabovský, D. Huber, T. Huege, A. Insolia, P. G. Isar, I. Jandt, S. Jansen, C. Jarne, M. Josebachuili, A. Kääpä, O. Kambeitz, K. H. Kampert, P. Kasper, I. Katkov, B. Kégl, B. Keilhauer, A. Keivani, E. Kemp, R. M. Kieckhafer, H. O. Klages, M. Kleifges, J. Kleinfeller, R. Krause, N. Krohm, O. Krömer, D. Kruppke-Hansen, D. Kuempel, N. Kunka, D. Lahurd, L. Latronico, R. Lauer, M. Lauscher, P. Lautridou, S. Le Coz, M. S.A.B. Leão, D. Lebrun, P. Lebrun, M. A. Leigui De Oliveira, A. Letessier-Selvon, I. Lhenry-Yvon, K. Link, R. López, A. Lopez Agüera, K. Louedec, J. Lozano Bahilo, L. Lu, A. Lucero, M. Ludwig, M. Malacari, S. Maldera, M. Mallamaci, J. Maller, D. Mandat, P. Mantsch, A. G. Mariazzi, V. Marin, I. C. Mariş, G. Marsella, D. Martello, L. Martin, H. Martinez, O. Martínez Bravo, D. Martraire, J. J. Masías Meza, H. J. Mathes, S. Mathys, J. Matthews, J. A.J. Matthews, G. Matthiae, D. Maurel, D. Maurizio, E. Mayotte, P. O. Mazur, C. Medina, G. Medina-Tanco, R. Meissner, M. Melissas, D. Melo, A. Menshikov, S. Messina, R. Meyhandan, S. Mićanović, M. I. Micheletti, L. Middendorf, I. A. Minaya, L. Miramonti, B. Mitrica, L. Molina-Bueno, S. Mollerach, M. Monasor, D. Monnier Ragaigne, F. Montanet, C. Morello, M. Mostafá, C. A. Moura, M. A. Muller, G. Müller, S. Müller, M. Münchmeyer, R. Mussa, G. Navarra, S. Navas, P. Necesal, L. Nellen, A. Nelles, J. Neuser, P. Nguyen, M. Niechciol, L. Niemietz, T. Niggemann, D. Nitz, D. Nosek, V. Novotny, L. NoŽka, L. Ochilo, A. Olinto, M. Oliveira, N. Pacheco, D. Pakk Selmi-Dei, M. Palatka, J. Pallotta, N. Palmieri, P. Papenbreer, G. Parente, A. Parra, T. Paul, M. Pech, J. P©kala, R. Pelayo, I. M. Pepe, L. Perrone, E. Petermann, C. Peters, S. Petrera, Y. Petrov, J. Phuntsok, R. Piegaia, T. Pierog, P. Pieroni, M. Pimenta, V. Pirronello, M. Platino, M. Plum, A. Porcelli, C. Porowski, R. R. Prado, P. Privitera, M. Prouza, V. Purrello, E. J. Quel, S. Querchfeld, S. Quinn, J. Rautenberg, O. Ravel, D. Ravignani, B. Revenu, J. Ridky, S. Riggi, M. Risse, P. Ristori, V. Rizi, W. Rodrigues De Carvalho, I. Rodriguez Cabo, G. Rodriguez Fernandez, J. Rodriguez Rojo, M. D. Rodríguez-Frías, D. Rogozin, G. Ros, J. Rosado, T. Rossler, M. Roth, E. Roulet, A. C. Rovero, S. J. Saffi, A. Saftoiu, F. Salamida, H. Salazar, A. Saleh, F. Salesa Greus, G. Salina, F. Sánchez, P. Sanchez-Lucas, C. E. Santo, E. Santos, E. M. Santos, F. Sarazin, B. Sarkar, R. Sarmento, R. Sato, N. Scharf, V. Scherini, H. Schieler, P. Schiffer, D. Schmidt, O. Scholten, H. Schoorlemmer, P. Schovánek, A. Schulz, J. Schulz, J. Schumacher, S. J. Sciutto, A. Segreto, M. Settimo, A. Shadkam, R. C. Shellard, I. Sidelnik, G. Sigl, O. Sima, A. ͆miałkowski, R. Šmída, G. R. Snow, P. Sommers, J. Sorokin, R. Squartini, Y. N. Srivastava, S. Stanič, J. Stapleton, J. Stasielak, M. Stephan, A. Stutz, F. Suarez, T. Suomijärvi, A. D. Supanitsky, M. S. Sutherland, J. Swain, Z. Szadkowski, M. Szuba, O. A. Taborda, A. Tapia, M. Tartare, A. Tepe, V. M. Theodoro, C. Timmermans, C. J. Todero Peixoto, G. Toma, L. Tomankova, B. Tomé, A. Tonachini, G. Torralba Elipe, D. Torres Machado, P. Travnicek, E. Trovato, M. Tueros, R. Ulrich, M. Unger, M. Urban, J. F. Valdés Galicia, I. Valiño, L. Valore, G. Van Aar, P. Van Bodegom, A. M. Van Den Berg, S. Van Velzen, A. Van Vliet, E. Varela, B. Vargas Cárdenas, G. Varner, J. R. Vázquez, R. A. Vázquez, D. Veberič, V. Verzi, J. Vicha, M. Videla, L. Villaseñor, B. Vlcek, S. Vorobiov, H. Wahlberg, O. Wainberg, D. Walz, A. A. Watson, M. Weber, K. Weidenhaupt, A. Weindl, F. Werner, A. Widom, L. Wiencke, B. Wilczyńska, H. Wilczyński, M. Will, C. Williams, T. Winchen, D. Wittkowski, B. Wundheiler, S. Wykes, T. Yamamoto, T. Yapici, G. Yuan, A. Yushkov, B. Zamorano, E. Zas, D. Zavrtanik, M. Zavrtanik, I. Zaw, A. Zepeda, J. Zhou, Y. Zhu, M. Zimbres Silva, M. Ziolkowski, F. Zuccarello

Research output: Contribution to journalArticle

219 Scopus citations

Abstract

Using the data taken at the Pierre Auger Observatory between December 2004 and December 2012, we have examined the implications of the distributions of depths of atmospheric shower maximum (Xmax), using a hybrid technique, for composition and hadronic interaction models. We do this by fitting the distributions with predictions from a variety of hadronic interaction models for variations in the composition of the primary cosmic rays and examining the quality of the fit. Regardless of what interaction model is assumed, we find that our data are not well described by a mix of protons and iron nuclei over most of the energy range. Acceptable fits can be obtained when intermediate masses are included, and when this is done consistent results for the proton and iron-nuclei contributions can be found using the available models. We observe a strong energy dependence of the resulting proton fractions, and find no support from any of the models for a significant contribution from iron nuclei. However, we also observe a significant disagreement between the models with respect to the relative contributions of the intermediate components.

Original languageEnglish (US)
Article number122006
JournalPhysical Review D - Particles, Fields, Gravitation and Cosmology
Volume90
Issue number12
DOIs
StatePublished - Dec 31 2014

All Science Journal Classification (ASJC) codes

  • Nuclear and High Energy Physics
  • Physics and Astronomy (miscellaneous)

Fingerprint Dive into the research topics of 'Depth of maximum of air-shower profiles at the Pierre Auger Observatory. II. Composition implications'. Together they form a unique fingerprint.

  • Cite this

    Aab, A., Abreu, P., Aglietta, M., Ahn, E. J., Al Samarai, I., Albuquerque, I. F. M., Allekotte, I., Allen, J., Allison, P., Almela, A., Alvarez Castillo, J., Alvarez-Muñiz, J., Alves Batista, R., Ambrosio, M., Aminaei, A., Anchordoqui, L., Andringa, S., Aramo, C., Aranda, V. M., ... Zuccarello, F. (2014). Depth of maximum of air-shower profiles at the Pierre Auger Observatory. II. Composition implications. Physical Review D - Particles, Fields, Gravitation and Cosmology, 90(12), [122006]. https://doi.org/10.1103/PhysRevD.90.122006