Studies on the response of a water-Cherenkov detector of the Pierre Auger Observatory to atmospheric muons using an RPC hodoscope

A. Aab, P. Abreu, M. Aglietta, J. M. Albury, I. Allekotte, A. Almela, J. Alvarez Castillo, J. Alvarez-Muñiz, R. Alves Batista, G. A. Anastasi, L. Anchordoqui, B. Andrada, S. Andringa, C. Aramo, P. R.Araújo Ferreira, H. Asorey, P. Assis, G. Avila, A. M. Badescu, A. BakalovaA. Balaceanu, F. Barbato, R. J.Barreira Luz, K. H. Becker, J. A. Bellido, C. Berat, M. E. Bertaina, X. Bertou, P. L. Biermann, T. Bister, J. Biteau, A. Blanco, J. Blazek, C. Bleve, M. Bohácová, D. Boncioli, C. Bonifazi, L. Bonneau Arbeletche, N. Borodai, A. M. Botti, J. Brack, T. Bretz, F. L. Briechle, P. Buchholz, A. Bueno, S. Buitink, M. Buscemi, K. S. Caballero-Mora, L. Caccianiga, L. Calcagni, A. Cancio, F. Canfora, I. Caracas, J. M. Carceller, R. Caruso, A. Castellina, F. Catalani, G. Cataldi, L. Cazon, M. Cerda, J. A. Chinellato, K. Choi, J. Chudoba, L. Chytka, R. W. Clay, A. C.Cobos Cerutti, R. Colalillo, A. Coleman, M. R. Coluccia, R. Conceicaõ, A. Condorelli, G. Consolati, F. Contreras, F. Convenga, C. E. Covault, S. Dasso, K. Daumiller, B. R. Dawson, J. A. Day, R. M. De Almeida, J. De Jesús, S. J. De Jong, G. De Mauro, J. R.T.De Mello Neto, I. De Mitri, J. De Oliveira, D. De Oliveira Franco, V. De Souza, E. De Vito, J. Debatin, M. Del Rió, O. Deligny, N. Dhital, A. Di Matteo, M. L.Diáz Castro, C. Dobrigkeit, J. C. D'Olivo, Q. Dorosti, R. C. Dos Anjos, M. T. Dova, J. Ebr, R. Engel, I. Epicoco, M. Erdmann, C. O. Escobar, A. Etchegoyen, H. Falcke, J. Farmer, G. Farrar, A. C. Fauth, N. Fazzini, F. Feldbusch, F. Fenu, B. Fick, J. M. Figueira, A. Filipcic, T. Fodran, M. M. Freire, T. Fujii, A. Fuster, C. Galea, C. Galelli, B. Garciá, A. L.Garcia Vegas, H. Gemmeke, F. Gesualdi, A. Gherghel-Lascu, P. L. Ghia, U. Giaccari, M. Giammarchi, M. Giller, J. Glombitza, F. Gobbi, F. Gollan, G. Golup, M. Gómez Berisso, P. F.Gómez Vitale, J. P. Gongora, N. González, I. Goos, D. Góra, A. Gorgi, M. Gottowik, T. D. Grubb, F. Guarino, G. P. Guedes, E. Guido, S. Hahn, R. Halliday, M. R. Hampel, P. Hansen, D. Harari, V. M. Harvey, A. Haungs, T. Hebbeker, D. Heck, G. C. Hill, C. Hojvat, J. R. Hörandel, P. Horvath, M. Hrabovský, T. Huege, J. Hulsman, A. Insolia, P. G. Isar, J. A. Johnsen, J. Jurysek, A. Kaäpä, K. H. Kampert, B. Keilhauer, J. Kemp, H. O. Klages, M. Kleifges, J. Kleinfeller, M. Köpke, G. Kukec Mezek, B. L. Lago, D. Lahurd, R. G. Lang, M. A.Leigui De Oliveira, V. Lenok, A. Letessier-Selvon, I. Lhenry-Yvon, D. Lo Presti, L. Lopes, R. López, R. Lorek, Q. Luce, A. Lucero, A. Mac Hado Payeras, M. Malacari, G. Mancarella, D. Mandat, B. C. Manning, J. Manshanden, P. Mantsch, S. Marafico, A. G. Mariazzi, I. C. Maris, G. Marsella, D. Martello, H. Martinez, O. Martínez Bravo, M. Mastrodicasa, H. J. Mathes, 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. Miramonti, D. Mockler, S. Mollerach, F. Montanet, C. Morello, M. Mostafá, A. L. Müller, M. A. Muller, K. Mulrey, R. Mussa, M. Muzio, W. M. Namasaka, L. Nellen, M. Niculescu-Oglinzanu, M. Niechciol, D. Nitz, D. Nosek, V. Novotny, L. Nožka, A. Nucita, L. A. Núñez, M. Palatka, J. Pallotta, M. P. Panetta, P. Papenbreer, G. Parente, A. Parra, M. Pech, F. Pedreira, J. Pkala, R. Pelayo, J. Penã-Rodriguez, J. Perez Armand, M. Perlin, L. Perrone, C. Peters, S. Petrera, T. Pierog, M. Pimenta, V. Pirronello, M. Platino, B. Pont, M. Pothast, P. Privitera, M. Prouza, A. Puyleart, S. Querchfeld, 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, G. Salina, J. D.Sanabria Gomez, F. Sánchez, E. M. Santos, E. Santos, F. Sarazin, R. Sarmento, C. Sarmiento-Cano, R. Sato, P. Savina, C. M. Schäfer, V. Scherini, H. Schieler, M. Schimassek, M. Schimp, F. Schlüter, D. Schmidt, O. Scholten, P. Schovánek, F. G. Schröder, S. Schröder, S. J. Sciutto, M. Scornavacche, R. C. Shellard, G. Sigl, G. Silli, O. Sima, R. Šmída, P. Sommers, J. F. Soriano, J. Souchard, R. Squartini, M. Stadelmaier, D. Stanca, S. Stanic, J. Stasielak, P. Stassi, A. Streich, M. Suárez-Durán, T. Sudholz, T. Suomijärvi, A. D. Supanitsky, J. Šupík, Z. Szadkowski, A. Taboada, A. Tapia, C. Timmermans, O. Tkachenko, P. Tobiska, C. J.Todero Peixoto, B. Tomé, G. Torralba Elipe, A. Travaini, P. Travnicek, C. Trimarelli, M. Trini, M. Tueros, R. Ulrich, M. Unger, M. Urban, L. Vaclavek, M. Vacula, J. F.Valdés Galicia, I. Valinõ, L. Valore, A. Van Vliet, E. Varela, B. Vargas Cárdenas, A. Vásquez-Ramírez, D. Veberic, C. Ventura, I. D.Vergara Quispe, V. Verzi, J. Vicha, L. Villasenõr, J. Vink, S. Vorobiov, H. Wahlberg, A. A. Watson, M. Weber, A. Weindl, L. Wiencke, H. Wilczynski, T. Winchen, M. Wirtz, D. Wittkowski, B. Wundheiler, A. Yushkov, O. Zapparrata, E. Zas, D. Zavrtanik, M. Zavrtanik, L. Zehrer, A. Zepeda, M. Ziolkowski, F. Zuccarello

Research output: Contribution to journalArticlepeer-review

Abstract

Extensive air showers, originating from ultra-high energy cosmic rays, have been successfully measured through the use of arrays of water-Cherenkov detectors (WCDs). Sophisticated analyses exploiting WCD data have made it possible to demonstrate that shower simulations, based on different hadronic-interaction models, cannot reproduce the observed number of muons at the ground. The accurate knowledge of the WCD response to muons is paramount in establishing the exact level of this discrepancy. In this work, we report on a study of the response of a WCD of the Pierre Auger Observatory to atmospheric muons performed with a hodoscope made of resistive plate chambers (RPCs), enabling us to select and reconstruct nearly 600 thousand single muon trajectories with zenith angles ranging from 0 to 55. Comparison of distributions of key observables between the hodoscope data and the predictions of dedicated simulations allows us to demonstrate the accuracy of the latter at a level of 2%. As the WCD calibration is based on its response to atmospheric muons, the hodoscope data are also exploited to show the long-term stability of the procedure.

Original languageEnglish (US)
Article numberP09002
JournalJournal of Instrumentation
Volume15
Issue number9
DOIs
StatePublished - Sep 2020

All Science Journal Classification (ASJC) codes

  • Mathematical Physics
  • Instrumentation

Fingerprint Dive into the research topics of 'Studies on the response of a water-Cherenkov detector of the Pierre Auger Observatory to atmospheric muons using an RPC hodoscope'. Together they form a unique fingerprint.

Cite this