The energy spectrum of cosmic rays beyond the turn-down around $$\varvec{10^{17}}$$ eV as measured with the surface detector of the Pierre Auger Observatory
P. AbreuLaboratório de Instrumentação e Física Experimental de Partículas – LIP and Instituto Superior Técnico-IST, Universidade de Lisboa-UL, Lisbon, PortugalM. AgliettaINFN, Sezione di Torino, Turin, ItalyJustin M. AlburyUniversity of Adelaide, Adelaide, SA, AustraliaI. AllekotteCentro Atómico Bariloche and Instituto Balseiro (CNEA-UNCuyo-CONICET), San Carlos de Bariloche, ArgentinaA. AlmelaInstituto de Tecnologías en Detección y Astropartículas (CNEA, CONICET, UNSAM), Buenos Aires, ArgentinaJaime Álvarez-MuñizInstituto Galego de Física de Altas Enerxías (IGFAE), Universidade de Santiago de Compostela, Santiago de Compostela, SpainRafael Alves BatistaIMAPP, Radboud University Nijmegen, Nijmegen, The NetherlandsGioacchino Alex AnastasiINFN, Sezione di Torino, Turin, ItalyL. AnchordoquiDepartment of Physics and Astronomy, Lehman College, City University of New York, Bronx, NY, USAB. AndradaInstituto de Tecnologías en Detección y Astropartículas (CNEA, CONICET, UNSAM), Buenos Aires, ArgentinaS. AndringaLaboratório de Instrumentação e Física Experimental de Partículas – LIP and Instituto Superior Técnico-IST, Universidade de Lisboa-UL, Lisbon, PortugalC. AramoINFN, Sezione di Napoli, Naples, ItalyPaulo Ricardo Araújo FerreiraIII. Physikalisches Institut A, RWTH Aachen University, Aachen, GermanyJ. C. Arteaga VelázquezUniversidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, Morelia, Michoacán, MéxicoH. AsoreyInstituto de Tecnologías en Detección y Astropartículas (CNEA, CONICET, UNSAM), Buenos Aires, ArgentinaP. AssisLaboratório de Instrumentação e Física Experimental de Partículas – LIP and Instituto Superior Técnico-IST, Universidade de Lisboa-UL, Lisbon, PortugalGualberto AvilaObservatorio Pierre Auger and Comisión Nacional de Energía Atómica, Malargüe, ArgentinaAlina Mihaela BadescuUniversity Politehnica of Bucharest, Bucharest, RomaniaAlena BakalováInstitute of Physics of the Czech Academy of Sciences, Prague, Czech RepublicA. Balaceanu“Horia Hulubei” National Institute for Physics and Nuclear Engineering, Bucharest-Magurele, RomaniaFelicia BarbatoGran Sasso Science Institute, L’Aquila, ItalyRicardo Jorge Barreira LuzLaboratório de Instrumentação e Física Experimental de Partículas – LIP and Instituto Superior Técnico-IST, Universidade de Lisboa-UL, Lisbon, PortugalK. BeckerDepartment of Physics, Bergische Universität Wuppertal, Wuppertal, GermanyJose A. BellidoUniversity of Adelaide, Adelaide, SA, AustraliaC. BératUniv. Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble Institute of Engineering Univ. Grenoble Alpes, LPSC-IN2P3, 38000, Grenoble, FranceM. E. BertainaINFN, Sezione di Torino, Turin, ItalyX. BertouCentro Atómico Bariloche and Instituto Balseiro (CNEA-UNCuyo-CONICET), San Carlos de Bariloche, ArgentinaPeter L. BiermannMax-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, GermanyP. BilloirSorbonne UniversitéVirginia BinetInstituto de Física de Rosario (IFIR)-CONICET/U.N.R. and Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas U.N.R., Rosario, ArgentinaK. BismarkInstituto de Tecnologías en Detección y Astropartículas (CNEA, CONICET, UNSAM), Buenos Aires, ArgentinaTeresa BisterIII. Physikalisches Institut A, RWTH Aachen University, Aachen, GermanyJ. BiteauUniversité Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab, Orsay, FranceJiří BlažekInstitute of Physics of the Czech Academy of Sciences, Prague, Czech RepublicC. BleveUniv. Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble Institute of Engineering Univ. Grenoble Alpes, LPSC-IN2P3, 38000, Grenoble, FranceM. BoháčováInstitute of Physics of the Czech Academy of Sciences, Prague, Czech RepublicDenise BoncioliINFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L’Aquila), ItalyC. BonifaziInstituto de Física, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, RJ, BrazilL. Bonneau ArbeletcheInstituto de Física, Universidade de São Paulo, São Paulo, SP, BrazilNataliia BorodaiInstitute of Nuclear Physics PAN, Krakow, PolandAna Martina BottiInstituto de Tecnologías en Detección y Astropartículas (CNEA, CONICET, UNSAM), Buenos Aires, ArgentinaJ. BrackColorado State University, Fort Collins, CO, USAT. BretzIII. Physikalisches Institut A, RWTH Aachen University, Aachen, GermanyP. G. Brichetto OrcheraInstituto de Tecnologías en Detección y Astropartículas (CNEA, CONICET, UNSAM), Buenos Aires, ArgentinaF. L. BriechleIII. Physikalisches Institut A, RWTH Aachen University, Aachen, GermanyP. BuchholzFolkwang University of the ArtsA. BuenoUniversidad de Granada and C.A.F.P.E., Granada, SpainS. BuitinkVrije Universiteit Brussels, Brussels, BelgiumMario BuscemiINFN, Sezione di Catania, Catania, ItalyM. BüskenInstituto de Tecnologías en Detección y Astropartículas (CNEA, CONICET, UNSAM), Buenos Aires, ArgentinaK. S. Caballero‐MoraUniversidad Autónoma de Chiapas, Tuxtla Gutiérrez, Chiapas, MexicoLorenzo CaccianigaINFN, Sezione di Milano, Milan, ItalyFabrizia CanforaIMAPP, Radboud University Nijmegen, Nijmegen, The NetherlandsI. CaracasDepartment of Physics, Bergische Universität Wuppertal, Wuppertal, GermanyJuan Miguel CarcellerUniversidad de Granada and C.A.F.P.E., Granada, SpainR. CarusoINFN, Sezione di Catania, Catania, ItalyA. CastellinaINFN, Sezione di Torino, Turin, ItalyF. CatalaniEscola de Engenharia de Lorena, Universidade de São Paulo, Lorena, SP, BrazilG. CataldiINFN, Sezione di Lecce, Lecce, ItalyLorenzo CazonLaboratório de Instrumentação e Física Experimental de Partículas – LIP and Instituto Superior Técnico-IST, Universidade de Lisboa-UL, Lisbon, PortugalM. CerdaObservatorio Pierre Auger, Malargüe, ArgentinaC. DobrigkeitUniversidade Estadual de Campinas, IFGW, Campinas, SP, BrazilJ. ChudobaInstitute of Physics of the Czech Academy of Sciences, Prague, Czech RepublicL. ChytkaPalacky University, RCPTM, Olomouc, Czech RepublicR. W. ClayUniversity of Adelaide, Adelaide, SA, AustraliaA. C. Cobos CeruttiInstituto de Tecnologías en Detección y Astropartículas (CNEA, CONICET, UNSAM), Universidad Tecnológica Nacional-Facultad Regional Mendoza (CONICET/CNEA), Mendoza, ArgentinaR. ColalilloINFN, Sezione di Napoli, Naples, ItalyAlan ColemanDepartment of Physics and Astronomy, Bartol Research Institute, University of Delaware, Newark, DE, USAM. R. ColucciaINFN, Sezione di Lecce, Lecce, ItalyR. ConceiçãoLaboratório de Instrumentação e Física Experimental de Partículas – LIP and Instituto Superior Técnico-IST, Universidade de Lisboa-UL, Lisbon, PortugalAntonio CondorelliGran Sasso Science Institute, L’Aquila, ItalyGiovanni ConsolatiINFN, Sezione di Milano, Milan, ItalyF. ContrerasObservatorio Pierre Auger and Comisión Nacional de Energía Atómica, Malargüe, ArgentinaFabio ConvengaINFN, Sezione di Lecce, Lecce, ItalyDiego Correia dos SantosUniversidade Federal Fluminense, EEIMVR, Volta Redonda, RJ, BrazilC. E. CovaultCase Western Reserve University, Cleveland, OH, USAS. DassoInstituto de Astronomía y Física del Espacio (IAFE, CONICET-UBA), Buenos Aires, ArgentinaK. DaumillerInstitute for Astroparticle Physics, Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Karlsruhe, GermanyB. R. DawsonUniversity of Adelaide, Adelaide, SA, AustraliaJ.A. DayUniversity of Adelaide, Adelaide, SA, AustraliaR. M. de AlmeidaUniversidade Federal Fluminense, EEIMVR, Volta Redonda, RJ, BrazilJ. de JesúsInstituto de Tecnologías en Detección y Astropartículas (CNEA, CONICET, UNSAM), Buenos Aires, ArgentinaS. J. de JongIMAPP, Radboud University Nijmegen, Nijmegen, The NetherlandsG. De MauroIMAPP, Radboud University Nijmegen, Nijmegen, The NetherlandsJ. R. T. de Mello NetoInstituto de Física, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, RJ, BrazilI. De MitriGran Sasso Science Institute, L’Aquila, ItalyJ. de OliveiraInstituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio de Janeiro (IFRJ), Rio de Janeiro, BrazilDanelise de Oliveira FrancoUniversidade Estadual de Campinas, IFGW, Campinas, SP, BrazilF. de PalmaINFN, Sezione di Lecce, Lecce, ItalyV. de SouzaInstituto de Física de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, SP, BrazilEmanuele De VitoINFN, Sezione di Lecce, Lecce, ItalyM. del RíoObservatorio Pierre Auger and Comisión Nacional de Energía Atómica, Malargüe, ArgentinaO. DelignyCNRS/IN2P3, IJCLab, Université Paris-Saclay, Orsay, FranceA. di MatteoINFN, Sezione di Torino, Turin, ItalyC. DobrigkeitUniversidade Estadual de Campinas, IFGW, Campinas, SP, BrazilJ. C. D’OlivoUniversidad Nacional Autónoma de México, Mexico, D.F., MexicoLuis Miguel Domingues MendesLaboratório de Instrumentação e Física Experimental de Partículas – LIP and Instituto Superior Técnico-IST, Universidade de Lisboa-UL, Lisbon, PortugalR. C. dos AnjosUniversidade Federal do Paraná, Setor Palotina, Palotina, BrazilD. dos SantosUniversidade Federal Fluminense, EEIMVR, Volta Redonda, RJ, BrazilM.T. DovaIFLP, Universidad Nacional de La Plata and CONICET, La Plata, Argentina
2021en
ABI
Аннотация
Abstract We present a measurement of the cosmic-ray spectrum above 100 PeV using the part of the surface detector of the Pierre Auger Observatory that has a spacing of 750 m. An inflection of the spectrum is observed, confirming the presence of the so-called second-knee feature. The spectrum is then combined with that of the 1500 m array to produce a single measurement of the flux, linking this spectral feature with the three additional breaks at the highest energies. The combined spectrum, with an energy scale set calorimetrically via fluorescence telescopes and using a single detector type, results in the most statistically and systematically precise measurement of spectral breaks yet obtained. These measurements are critical for furthering our understanding of the highest energy cosmic rays.
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