Abstract
In cosmic ray air showers, the muon lateral separation from the center of the shower is a measure of the transverse momentum that the muon parent acquired in the cosmic ray interaction. IceCube has observed cosmic ray interactions that produce muons laterally separated by up to 400 m from the shower core, a factor of 6 larger distance than previous measurements. These muons originate in high pT (>2 GeV/c) interactions from the incident cosmic ray, or high-energy secondary interactions. The separation distribution shows a transition to a power law at large values, indicating the presence of a hard pT component that can be described by perturbative quantum chromodynamics. However, the rates and the zenith angle distributions of these events are not well reproduced with the cosmic ray models tested here, even those that include charm interactions. This discrepancy may be explained by a larger fraction of kaons and charmed particles than is currently incorporated in the simulations.
| Original language | English (US) |
|---|---|
| Article number | 012005 |
| Journal | Physical Review D - Particles, Fields, Gravitation and Cosmology |
| Volume | 87 |
| Issue number | 1 |
| DOIs | |
| State | Published - Jan 7 2013 |
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- Nuclear and High Energy Physics
- Physics and Astronomy (miscellaneous)
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Lateral distribution of muons in IceCube cosmic ray events. / Abbasi, R.; Abdou, Y.; Ackermann, M.; Adams, J.; Aguilar, J. A.; Ahlers, M.; Altmann, D.; Andeen, K.; Auffenberg, J.; Bai, X.; Baker, M.; Barwick, S. W.; Baum, V.; Bay, R.; Beattie, K.; Beatty, J. J.; Bechet, S.; Becker Tjus, J.; Becker, K. H.; Bell, M.; Benabderrahmane, M. L.; Benzvi, S.; Berdermann, J.; Berghaus, P.; Berley, D.; Bernardini, E.; Bertrand, D.; Besson, D. Z.; Bindig, D.; Bissok, M.; Blaufuss, E.; Blumenthal, J.; Boersma, D. J.; Bohm, C.; Bose, D.; Böser, S.; Botner, O.; Brayeur, L.; Brown, A. M.; Bruijn, R.; Brunner, J.; Buitink, S.; Carson, M.; Casey, J.; Casier, M.; Chirkin, D.; Christy, B.; Clevermann, F.; Cohen, S.; Cowen, D. F.; Cruz Silva, A. H.; Danninger, M.; Daughhetee, J.; Davis, J. C.; De Clercq, C.; Descamps, F.; Desiati, P.; De Vries-Uiterweerd, G.; Deyoung, T.; Díaz-Vélez, J. C.; Dreyer, J.; Dumm, J. P.; Dunkman, M.; Eagan, R.; Eisch, J.; Ellsworth, R. W.; Engdegård, O.; Euler, S.; Evenson, P. A.; Fadiran, O.; Fazely, A. R.; Fedynitch, A.; Feintzeig, J.; Feusels, T.; Filimonov, K.; Finley, C.; Fischer-Wasels, T.; Flis, S.; Franckowiak, A.; Franke, R.; Frantzen, K.; Fuchs, T.; Gaisser, T. K.; Gallagher, J.; Gerhardt, L.; Gladstone, L.; Glüsenkamp, T.; Goldschmidt, A.; Goodman, J. A.; Góra, D.; Grant, D.; Groß, A.; Grullon, S.; Gurtner, M.; Ha, C.; Haj Ismail, A.; Hallgren, A.; Halzen, F.; Hanson, K.; Heereman, D.; Heimann, P.; Heinen, D.; Helbing, K.; Hellauer, R.; Hickford, S.; Hill, G. C.; Hoffman, K. D.; Hoffmann, R.; Homeier, A.; Hoshina, K.; Huelsnitz, W.; Hulth, P. O.; Hultqvist, K.; Hussain, S.; Ishihara, A.; Jacobi, E.; Jacobsen, J.; Japaridze, G. S.; Jlelati, O.; Kappes, A.; Karg, T.; Karle, A.; Kiryluk, J.; Kislat, F.; Kläs, J.; Klein, S. R.; Köhne, J. H.; Kohnen, G.; Kolanoski, H.; Köpke, L.; Kopper, C.; Kopper, S.; Koskinen, D. J.; Kowalski, M.; Krasberg, M.; Kroll, G.; Kunnen, J.; Kurahashi, N.; Kuwabara, T.; Labare, M.; Laihem, K.; Landsman, H.; Larson, M. J.; Lauer, R.; Lesiak-Bzdak, M.; Lünemann, J.; Madsen, J.; Maruyama, R.; Mase, K.; Matis, H. S.; McNally, F.; Meagher, K.; Merck, M.; Mészáros, P.; Meures, T.; Miarecki, S.; Middell, E.; Milke, N.; Miller, J.; Mohrmann, L.; Montaruli, T.; Morse, R.; Movit, S. M.; Nahnhauer, R.; Naumann, U.; Nowicki, S. C.; Nygren, D. R.; Obertacke, A.; Odrowski, S.; Olivas, A.; Olivo, M.; O'Murchadha, A.; Panknin, S.; Paul, L.; Pepper, J. A.; Pérez De Los Heros, C.; Pieloth, D.; Pirk, N.; Posselt, J.; Price, P. B.; Przybylski, G. T.; Rädel, L.; Rawlins, K.; Redl, P.; Resconi, E.; Rhode, W.; Ribordy, M.; Richman, M.; Riedel, B.; Rodrigues, J. P.; Rothmaier, F.; Rott, C.; Ruhe, T.; Ruzybayev, B.; Ryckbosch, D.; Saba, S. M.; Salameh, T.; Sander, H. G.; Santander, M.; Sarkar, S.; Schatto, K.; Scheel, M.; Scheriau, F.; Schmidt, T.; Schmitz, M.; Schoenen, S.; Schöneberg, S.; Schönherr, L.; Schönwald, A.; Schukraft, A.; Schulte, L.; Schulz, O.; Seckel, D.; Seo, S. H.; Sestayo, Y.; Seunarine, S.; Smith, M. W.E.; Soiron, M.; Soldin, D.; Spiczak, G. M.; Spiering, C.; Stamatikos, M.; Stanev, T.; Stasik, A.; Stezelberger, T.; Stokstad, R. G.; Stößl, A.; Strahler, E. A.; Ström, R.; Sullivan, G. W.; Taavola, H.; Taboada, I.; Tamburro, A.; Ter-Antonyan, S.; Tilav, S.; Toale, P. A.; Toscano, S.; Usner, M.; Van Der Drift, D.; Van Eijndhoven, N.; Van Overloop, A.; Van Santen, J.; Vehring, M.; Voge, M.; Walck, C.; Waldenmaier, T.; Wallraff, M.; Walter, M.; Wasserman, R.; Weaver, Ch; Wendt, C.; Westerhoff, S.; Whitehorn, N.; Wiebe, K.; Wiebusch, C. H.; Williams, D. R.; Wissing, H.; Wolf, M.; Wood, T. R.; Woschnagg, K.; Xu, C.; Xu, D. L.; Xu, X. W.; Yanez, J. P.; Yodh, G.; Yoshida, S.; Zarzhitsky, P.; Ziemann, J.; Zilles, A.; Zoll, M.
In: Physical Review D - Particles, Fields, Gravitation and Cosmology, Vol. 87, No. 1, 012005, 07.01.2013.Research output: Contribution to journal › Article › peer-review
TY - JOUR
T1 - Lateral distribution of muons in IceCube cosmic ray events
AU - Abbasi, R.
AU - Abdou, Y.
AU - Ackermann, M.
AU - Adams, J.
AU - Aguilar, J. A.
AU - Ahlers, M.
AU - Altmann, D.
AU - Andeen, K.
AU - Auffenberg, J.
AU - Bai, X.
AU - Baker, M.
AU - Barwick, S. W.
AU - Baum, V.
AU - Bay, R.
AU - Beattie, K.
AU - Beatty, J. J.
AU - Bechet, S.
AU - Becker Tjus, J.
AU - Becker, K. H.
AU - Bell, M.
AU - Benabderrahmane, M. L.
AU - Benzvi, S.
AU - Berdermann, J.
AU - Berghaus, P.
AU - Berley, D.
AU - Bernardini, E.
AU - Bertrand, D.
AU - Besson, D. Z.
AU - Bindig, D.
AU - Bissok, M.
AU - Blaufuss, E.
AU - Blumenthal, J.
AU - Boersma, D. J.
AU - Bohm, C.
AU - Bose, D.
AU - Böser, S.
AU - Botner, O.
AU - Brayeur, L.
AU - Brown, A. M.
AU - Bruijn, R.
AU - Brunner, J.
AU - Buitink, S.
AU - Carson, M.
AU - Casey, J.
AU - Casier, M.
AU - Chirkin, D.
AU - Christy, B.
AU - Clevermann, F.
AU - Cohen, S.
AU - Cowen, D. F.
AU - Cruz Silva, A. H.
AU - Danninger, M.
AU - Daughhetee, J.
AU - Davis, J. C.
AU - De Clercq, C.
AU - Descamps, F.
AU - Desiati, P.
AU - De Vries-Uiterweerd, G.
AU - Deyoung, T.
AU - Díaz-Vélez, J. C.
AU - Dreyer, J.
AU - Dumm, J. P.
AU - Dunkman, M.
AU - Eagan, R.
AU - Eisch, J.
AU - Ellsworth, R. W.
AU - Engdegård, O.
AU - Euler, S.
AU - Evenson, P. A.
AU - Fadiran, O.
AU - Fazely, A. R.
AU - Fedynitch, A.
AU - Feintzeig, J.
AU - Feusels, T.
AU - Filimonov, K.
AU - Finley, C.
AU - Fischer-Wasels, T.
AU - Flis, S.
AU - Franckowiak, A.
AU - Franke, R.
AU - Frantzen, K.
AU - Fuchs, T.
AU - Gaisser, T. K.
AU - Gallagher, J.
AU - Gerhardt, L.
AU - Gladstone, L.
AU - Glüsenkamp, T.
AU - Goldschmidt, A.
AU - Goodman, J. A.
AU - Góra, D.
AU - Grant, D.
AU - Groß, A.
AU - Grullon, S.
AU - Gurtner, M.
AU - Ha, C.
AU - Haj Ismail, A.
AU - Hallgren, A.
AU - Halzen, F.
AU - Hanson, K.
AU - Heereman, D.
AU - Heimann, P.
AU - Heinen, D.
AU - Helbing, K.
AU - Hellauer, R.
AU - Hickford, S.
AU - Hill, G. C.
AU - Hoffman, K. D.
AU - Hoffmann, R.
AU - Homeier, A.
AU - Hoshina, K.
AU - Huelsnitz, W.
AU - Hulth, P. O.
AU - Hultqvist, K.
AU - Hussain, S.
AU - Ishihara, A.
AU - Jacobi, E.
AU - Jacobsen, J.
AU - Japaridze, G. S.
AU - Jlelati, O.
AU - Kappes, A.
AU - Karg, T.
AU - Karle, A.
AU - Kiryluk, J.
AU - Kislat, F.
AU - Kläs, J.
AU - Klein, S. R.
AU - Köhne, J. H.
AU - Kohnen, G.
AU - Kolanoski, H.
AU - Köpke, L.
AU - Kopper, C.
AU - Kopper, S.
AU - Koskinen, D. J.
AU - Kowalski, M.
AU - Krasberg, M.
AU - Kroll, G.
AU - Kunnen, J.
AU - Kurahashi, N.
AU - Kuwabara, T.
AU - Labare, M.
AU - Laihem, K.
AU - Landsman, H.
AU - Larson, M. J.
AU - Lauer, R.
AU - Lesiak-Bzdak, M.
AU - Lünemann, J.
AU - Madsen, J.
AU - Maruyama, R.
AU - Mase, K.
AU - Matis, H. S.
AU - McNally, F.
AU - Meagher, K.
AU - Merck, M.
AU - Mészáros, P.
AU - Meures, T.
AU - Miarecki, S.
AU - Middell, E.
AU - Milke, N.
AU - Miller, J.
AU - Mohrmann, L.
AU - Montaruli, T.
AU - Morse, R.
AU - Movit, S. M.
AU - Nahnhauer, R.
AU - Naumann, U.
AU - Nowicki, S. C.
AU - Nygren, D. R.
AU - Obertacke, A.
AU - Odrowski, S.
AU - Olivas, A.
AU - Olivo, M.
AU - O'Murchadha, A.
AU - Panknin, S.
AU - Paul, L.
AU - Pepper, J. A.
AU - Pérez De Los Heros, C.
AU - Pieloth, D.
AU - Pirk, N.
AU - Posselt, J.
AU - Price, P. B.
AU - Przybylski, G. T.
AU - Rädel, L.
AU - Rawlins, K.
AU - Redl, P.
AU - Resconi, E.
AU - Rhode, W.
AU - Ribordy, M.
AU - Richman, M.
AU - Riedel, B.
AU - Rodrigues, J. P.
AU - Rothmaier, F.
AU - Rott, C.
AU - Ruhe, T.
AU - Ruzybayev, B.
AU - Ryckbosch, D.
AU - Saba, S. M.
AU - Salameh, T.
AU - Sander, H. G.
AU - Santander, M.
AU - Sarkar, S.
AU - Schatto, K.
AU - Scheel, M.
AU - Scheriau, F.
AU - Schmidt, T.
AU - Schmitz, M.
AU - Schoenen, S.
AU - Schöneberg, S.
AU - Schönherr, L.
AU - Schönwald, A.
AU - Schukraft, A.
AU - Schulte, L.
AU - Schulz, O.
AU - Seckel, D.
AU - Seo, S. H.
AU - Sestayo, Y.
AU - Seunarine, S.
AU - Smith, M. W.E.
AU - Soiron, M.
AU - Soldin, D.
AU - Spiczak, G. M.
AU - Spiering, C.
AU - Stamatikos, M.
AU - Stanev, T.
AU - Stasik, A.
AU - Stezelberger, T.
AU - Stokstad, R. G.
AU - Stößl, A.
AU - Strahler, E. A.
AU - Ström, R.
AU - Sullivan, G. W.
AU - Taavola, H.
AU - Taboada, I.
AU - Tamburro, A.
AU - Ter-Antonyan, S.
AU - Tilav, S.
AU - Toale, P. A.
AU - Toscano, S.
AU - Usner, M.
AU - Van Der Drift, D.
AU - Van Eijndhoven, N.
AU - Van Overloop, A.
AU - Van Santen, J.
AU - Vehring, M.
AU - Voge, M.
AU - Walck, C.
AU - Waldenmaier, T.
AU - Wallraff, M.
AU - Walter, M.
AU - Wasserman, R.
AU - Weaver, Ch
AU - Wendt, C.
AU - Westerhoff, S.
AU - Whitehorn, N.
AU - Wiebe, K.
AU - Wiebusch, C. H.
AU - Williams, D. R.
AU - Wissing, H.
AU - Wolf, M.
AU - Wood, T. R.
AU - Woschnagg, K.
AU - Xu, C.
AU - Xu, D. L.
AU - Xu, X. W.
AU - Yanez, J. P.
AU - Yodh, G.
AU - Yoshida, S.
AU - Zarzhitsky, P.
AU - Ziemann, J.
AU - Zilles, A.
AU - Zoll, M.
PY - 2013/1/7
Y1 - 2013/1/7
N2 - In cosmic ray air showers, the muon lateral separation from the center of the shower is a measure of the transverse momentum that the muon parent acquired in the cosmic ray interaction. IceCube has observed cosmic ray interactions that produce muons laterally separated by up to 400 m from the shower core, a factor of 6 larger distance than previous measurements. These muons originate in high pT (>2 GeV/c) interactions from the incident cosmic ray, or high-energy secondary interactions. The separation distribution shows a transition to a power law at large values, indicating the presence of a hard pT component that can be described by perturbative quantum chromodynamics. However, the rates and the zenith angle distributions of these events are not well reproduced with the cosmic ray models tested here, even those that include charm interactions. This discrepancy may be explained by a larger fraction of kaons and charmed particles than is currently incorporated in the simulations.
AB - In cosmic ray air showers, the muon lateral separation from the center of the shower is a measure of the transverse momentum that the muon parent acquired in the cosmic ray interaction. IceCube has observed cosmic ray interactions that produce muons laterally separated by up to 400 m from the shower core, a factor of 6 larger distance than previous measurements. These muons originate in high pT (>2 GeV/c) interactions from the incident cosmic ray, or high-energy secondary interactions. The separation distribution shows a transition to a power law at large values, indicating the presence of a hard pT component that can be described by perturbative quantum chromodynamics. However, the rates and the zenith angle distributions of these events are not well reproduced with the cosmic ray models tested here, even those that include charm interactions. This discrepancy may be explained by a larger fraction of kaons and charmed particles than is currently incorporated in the simulations.
UR - http://www.scopus.com/inward/record.url?scp=84872227105&partnerID=8YFLogxK
UR - http://www.scopus.com/inward/citedby.url?scp=84872227105&partnerID=8YFLogxK
U2 - 10.1103/PhysRevD.87.012005
DO - 10.1103/PhysRevD.87.012005
M3 - Article
AN - SCOPUS:84872227105
VL - 87
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