Measurement of the average shape of longitudinal profiles of cosmic-ray air showers at the Pierre Auger Observatory

A. Aab, P. Abreu, M. Aglietta, I. F.M. Albuquerque, J. M. Albury, I. Allekotte, A. Almela, J. Alvarez Castillo, J. Alvarez-Muñiz, G. A. Anastasi, L. Anchordoqui, B. Andrada, S. Andringa, C. Aramo, H. Asorey, P. Assis, G. Avila, A. M. Badescu, A. Bakalova, A. BalaceanuF. Barbato, R. J.Barreira Luz, S. Baur, K. H. Becker, J. A. Bellido, C. Berat, M. E. Bertaina, X. Bertou, P. L. Biermann, J. Biteau, S. G. Blaess, A. Blanco, J. Blazek, C. Bleve, M. Boháčová, D. Boncioli, C. Bonifazi, N. Borodai, A. M. Botti, J. Brack, T. Bretz, A. Bridgeman, F. L. Briechle, P. Buchholz, A. Bueno, S. Buitink, M. Buscemi, K. S. Caballero-Mora, L. Caccianiga, L. Calcagni, A. Cancio, F. Canfora, J. M. Carceller, R. Caruso, A. Castellina, F. Catalani, G. Cataldi, L. Cazon, J. A. Chinellato, J. Chudoba, L. Chytka, R. W. Clay, A. C.Cobos Cerutti, R. Colalillo, A. Coleman, M. R. Coluccia, R. Conceição, A. Condorelli, G. Consolati, F. Contreras, M. J. Cooper, S. Coutu, C. E. Covault, B. Daniel, S. Dasso, K. Daumiller, B. R. Dawson, J. A. Day, R. M. De Almeida, S. J. De Jong, G. De Mauro, J. R.T.De Mello Neto, I. De Mitri, J. De Oliveira, F. O.De Oliveira Salles, V. De Souza, J. Debatin, O. Deligny, N. Dhital, M. L.Díaz Castro, F. Diogo, C. Dobrigkeit, J. C. D'Olivo, Q. Dorosti, R. C.Dos Anjos, M. T. Dova, A. Dundovic, J. Ebr, R. Engel, M. Erdmann, C. O. Escobar, A. Etchegoyen, H. Falcke, J. Farmer, G. Farrar, A. C. Fauth, N. Fazzini, F. Feldbusch, F. Fenu, L. P. Ferreyro, J. M. Figueira, A. Filipčič, M. M. Freire, T. Fujii, A. Fuster, B. García, H. Gemmeke, A. Gherghel-Lascu, P. L. Ghia, U. Giaccari, M. Giammarchi, M. Giller, D. Głas, J. Glombitza, G. Golup, M. Gómez Berisso, P. F.Gómez Vitale, N. González, I. Goos, D. Góra, A. Gorgi, M. Gottowik, T. D. Grubb, F. Guarino, G. P. Guedes, E. Guido, R. Halliday, M. R. Hampel, P. Hansen, D. Harari, T. A. Harrison, V. M. Harvey, A. Haungs, T. Hebbeker, D. Heck, P. Heimann, G. C. Hill, C. Hojvat, E. M. Holt, P. Homola, J. R. Hörandel, P. Horvath, M. Hrabovský, T. Huege, J. Hulsman, A. Insolia, P. G. Isar, I. Jandt, J. A. Johnsen, M. Josebachuili, J. Jurysek, A. Kääpä, K. H. Kampert, B. Keilhauer, N. Kemmerich, J. Kemp, H. O. Klages, M. Kleifges, J. Kleinfeller, R. Krause, D. Kuempel, G. Kukec Mezek, A. Kuotb Awad, B. L. Lago, D. Lahurd, R. G. Lang, R. Legumina, M. A.Leigui De Oliveira, V. Lenok, A. Letessier-Selvon, I. Lhenry-Yvon, O. C. Lippmann, D. Lo Presti, L. Lopes, R. López, A. López Casado, R. Lorek, Q. Luce, A. Lucero, M. Malacari, G. Mancarella, D. Mandat, B. C. Manning, P. Mantsch, A. G. Mariazzi, I. C. Mariş, G. Marsella, D. Martello, H. Martinez, O. Martínez Bravo, M. Mastrodicasa, H. J. Mathes, S. Mathys, J. Matthews, G. Matthiae, E. Mayotte, P. O. Mazur, G. Medina-Tanco, D. Melo, A. Menshikov, K. D. Merenda, S. Michal, M. I. Micheletti, L. Middendorf, L. Miramonti, B. Mitrica, D. Mockler, S. Mollerach, F. Montanet, C. Morello, G. Morlino, M. Mostafá, A. L. Müller, M. A. Muller, S. Müller, R. Mussa, L. Nellen, P. H. Nguyen, M. Niculescu-Oglinzanu, M. Niechciol, D. Nitz, D. Nosek, V. Novotny, L. Nožka, A. Nucita, L. A. Núñez, A. Olinto, M. Palatka, J. Pallotta, M. P. Panetta, P. Papenbreer, G. Parente, A. Parra, M. Pech, F. Pedreira, J. Pçkala, R. Pelayo, J. Peña-Rodriguez, L. A.S. Pereira, M. Perlin, L. Perrone, C. Peters, S. Petrera, J. Phuntsok, T. Pierog, M. Pimenta, V. Pirronello, M. Platino, J. Poh, B. Pont, C. Porowski, R. R. Prado, P. Privitera, M. Prouza, A. Puyleart, S. Querchfeld, S. Quinn, R. Ramos-Pollan, J. Rautenberg, D. Ravignani, M. Reininghaus, J. Ridky, F. Riehn, M. Risse, P. Ristori, V. Rizi, W. Rodrigues De Carvalho, J. Rodriguez Rojo, M. J. Roncoroni, M. Roth, E. Roulet, A. C. Rovero, P. Ruehl, S. J. Saffi, A. Saftoiu, F. Salamida, H. Salazar, A. Saleh, G. Salina, J. D.Sanabria Gomez, F. Sánchez, E. M. Santos, E. Santos, F. Sarazin, R. Sarmento, C. Sarmiento-Cano, R. Sato, P. Savina, M. Schauer, V. Scherini, H. Schieler, M. Schimassek, M. Schimp, F. Schlüter, D. Schmidt, O. Scholten, P. Schovánek, F. G. Schröder, S. Schröder, J. Schumacher, S. J. Sciutto, M. Scornavacche, R. C. Shellard, G. Sigl, G. Silli, O. Sima, R. Šmída, G. R. Snow, P. Sommers, J. F. Soriano, J. Souchard, R. Squartini, D. Stanca, S. Stanič, J. Stasielak, P. Stassi, M. Stolpovskiy, A. Streich, F. Suarez, M. Suárez-Durán, T. Sudholz, T. Suomijärvi, A. D. Supanitsky, J. Šupík, Z. Szadkowski, A. Taboada, O. A. Taborda, A. Tapia, C. Timmermans, C. J.Todero Peixoto, B. Tomé, G. Torralba Elipe, P. Travnicek, M. Trini, M. Tueros, R. Ulrich, M. Unger, M. Urban, J. F.Valdés Galicia, I. Valiño, L. Valore, P. Van Bodegom, A. M.Van Den Berg, A. Van Vliet, E. Varela, B. Vargas Cárdenas, R. A. Vázquez, D. Veberič, C. Ventura, I. D.Vergara Quispe, V. Verzi, J. Vicha, L. Villaseñor, J. Vink, S. Vorobiov, H. Wahlberg, A. A. Watson, M. Weber, A. Weindl, M. Wiedeński, L. Wiencke, H. Wilczyński, T. Winchen, M. Wirtz, D. Wittkowski, B. Wundheiler, L. Yang, A. Yushkov, E. Zas, D. Zavrtanik, M. Zavrtanik, L. Zehrer, A. Zepeda, B. Zimmermann, M. Ziolkowski, Z. Zong, F. Zuccarello

Research output: Contribution to journalArticle

1 Scopus citations

Abstract

The profile of the longitudinal development of showers produced by ultra-high energy cosmic rays carries information related to the interaction properties of the primary particles with atmospheric nuclei. In this work, we present the first measurement of the average shower profile in traversed atmospheric depth at the Pierre Auger Observatory. The shapes of profiles are well reproduced by the Gaisser-Hillas parametrization within the range studied, for E>10 17.8 eV . A detailed analysis of the systematic uncertainties is performed using ten years of data and a full detector simulation. The average shape is quantified using two variables related to the width and asymmetry of the profile, and the results are compared with predictions of hadronic interaction models for different primary particles.

Original languageEnglish (US)
Article number018
JournalJournal of Cosmology and Astroparticle Physics
Volume2019
Issue number3
DOIs
StatePublished - Mar 7 2019

    Fingerprint

All Science Journal Classification (ASJC) codes

  • Astronomy and Astrophysics

Cite this

Aab, A., Abreu, P., Aglietta, M., Albuquerque, I. F. M., Albury, J. M., Allekotte, I., Almela, A., Castillo, J. A., Alvarez-Muñiz, J., Anastasi, G. A., Anchordoqui, L., Andrada, B., Andringa, S., Aramo, C., Asorey, H., Assis, P., Avila, G., Badescu, A. M., Bakalova, A., ... Zuccarello, F. (2019). Measurement of the average shape of longitudinal profiles of cosmic-ray air showers at the Pierre Auger Observatory. Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, 2019(3), [018]. https://doi.org/10.1088/1475-7516/2019/03/018