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272 results on '"Goos I."'

1. KM3NeT Constraint on Lorentz-Violating Superluminal Neutrino Velocity

Author: KM3NeT Collaboration, Adriani, O., Aiello, S., Albert, A., Alhebsi, A. R., Alshamsi, M., Garre, S. Alves, Ambrosone, A., Ameli, F., Andre, M., Aphecetche, L., Ardid, M., Ardid, S., Argüelles, C., Aublin, J., Badaracco, F., Bailly-Salins, L., Bardačová, Z., Bariego-Quintana, A., Becherini, Y., Bendahman, M., Gualandi, F. Benfenati, Benhassi, M., Bennani, M., Benoit, D. M., Berbee, E., Berti, E., Bertin, V., Betti, P., Biagi, S., Boettcher, M., Bonanno, D., Bottai, S., Bouasla, A. B., Boumaaza, J., Bouta, M., Bouwhuis, M., Bozza, C., Bozza, R. M., Brânzaş, H., Bretaudeau, F., Breuhaus, M., Bruijn, R., Brunner, J., Bruno, R., Buis, E., Buompane, R., Busto, J., Caiffi, B., Calvo, D., Capone, A., Carenini, F., Carretero, V., Cartraud, T., Castaldi, P., Cecchini, V., Celli, S., Cerisy, L., Chabab, M., Chen, A., Cherubini, S., Chiarusi, T., Circella, M., Clark, R., Cocimano, R., Coelho, J. A. B., Coleiro, A., Condorelli, A., Coniglione, R., Coyle, P., Creusot, A., Cuttone, G., Dallier, R., De Benedittis, A., De Wasseige, G., Decoene, V., Deguire, P., Del Rosso, I., Di Mauro, L. S., Di Palma, I., Díaz, A. F., Diego-Tortosa, D., Distefano, C., Domi, A., Donzaud, C., Dornic, D., Drakopoulou, E., Drouhin, D., Ducoin, J. -G., Duverne, P., Dvornický, R., Eberl, T., Eckerová, E., Eddymaoui, A., van Eeden, T., Eff, M., van Eijk, D., Bojaddaini, I. El, Hedri, S. El, Mentawi, S. El, Ellajosyula, V., Enzenhöfer, A., Ferrara, G., Filipović, M. D., Filippini, F., Franciotti, D., Fusco, L. A., Gagliardini, S., Gal, T., Méndez, J. García, Soto, A. Garcia, Oliver, C. Gatius, Geißelbrecht, N., Genton, E., Ghaddari, H., Gialanella, L., Gibson, B. K., Giorgio, E., Goos, I., Goswami, P., Gozzini, S. R., Gracia, R., Guidi, C., Guillon, B., Gutiérrez, M., Haack, C., van Haren, H., Heijboer, A., Hennig, L., Hernández-Rey, J. J., Idrissi, A., Ibnsalih, W. Idrissi, Illuminati, G., Janik, O., Joly, D., de Jong, M., de Jong, P., Jung, B. J., Kalaczyński, P., Kamp, N., Keegans, J., Kikvadze, V., Kistauri, G., Kopper, C., Kouchner, A., Kovalev, Y. Y., Krupa, L., Kueviakoe, V., Kulikovskiy, V., Kvatadze, R., Labalme, M., Lahmann, R., Lamoureux, M., Larosa, G., Lastoria, C., Lazar, J., Lazo, A., Stum, S. Le, Lehaut, G., Lemaître, V., Leonora, E., Lessing, N., Levi, G., Clark, M. Lindsey, Longhitano, F., Magnani, F., Majumdar, J., Malerba, L., Mamedov, F., Manfreda, A., Manousakis, A., Marconi, M., Margiotta, A., Marinelli, A., Markou, C., Martin, L., Mastrodicasa, M., Mastroianni, S., Mauro, J., Mehta, K. C. K., Meskar, A., Miele, G., Migliozzi, P., Migneco, E., Mitsou, M. L., Mollo, C. M., Morales-Gallegos, L., Mori, N., Moussa, A., Mateo, I. Mozun, Muller, R., Musone, M. R., Musumeci, M., Navas, S., Nayerhoda, A., Nicolau, C. A., Nkosi, B., Fearraigh, B. Ó, Oliviero, V., Orlando, A., Oukacha, E., Pacini, L., Paesani, D., González, J. Palacios, Papalashvili, G., Papini, P., Parisi, V., Parmar, A., Gomez, E. J. Pastor, Pastore, C., Păun, A. M., Păvălaş, G. E., Martínez, S. Peña, Perrin-Terrin, M., Pestel, V., Pestes, R., Petropavlova, M., Piattelli, P., Plavin, A., Poirè, C., Popa, V., Pradier, T., Prado, J., Pulvirenti, S., Quiroz-Rangel, C. A., Randazzo, N., Ratnani, A., Razzaque, S., Rea, I. C., Real, D., Riccobene, G., Robinson, J., Romanov, A., Ros, E., Šaina, A., Greus, F. Salesa, Samtleben, D. F. E., Losa, A. Sánchez, Sanfilippo, S., Sanguineti, M., Santonocito, D., Sapienza, P., Scaringella, M., Scarnera, M., Schnabel, J., Schumann, J., Schutte, H. M., Seneca, J., Sennan, N., Myhr, P. A. Sevle, Sgura, I., Shanidze, R., Sharma, A., Shitov, Y., Šimkovic, F., Simonelli, A., Sinopoulou, A., Spisso, B., Spurio, M., Starodubtsev, O., Stavropoulos, D., Štekl, I., Stocco, D., Taiuti, M., Takadze, G., Tayalati, Y., Thiersen, H., Thoudam, S., Melo, I. Tosta e, Trocmé, B., Tsourapis, V., Tzamariudaki, E., Ukleja, A., Vacheret, A., Valsecchi, V., Van Elewyck, V., Vannoye, G., Vannuccini, E., Vasileiadis, G., de Sola, F. Vazquez, Veutro, A., Viola, S., Vivolo, D., van Vliet, A., Wen, A. Y., de Wolf, E., Lhenry-Yvon, I., Zavatarelli, S., Zegarelli, A., Zito, D., Zornoza, J. D., Zúñiga, J., and Zywucka, N.
Subjects: Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena
Abstract: Lorentz invariance is a fundamental symmetry of spacetime and foundational to modern physics. One of its most important consequences is the constancy of the speed of light. This invariance, together with the geometry of spacetime, implies that no particle can move faster than the speed of light. In this article, we present the most stringent neutrino-based test of this prediction, using the highest energy neutrino ever detected to date, KM3-230213A. The arrival of this event, with an energy of $220^{+570}_{-110}\,\text{PeV}$, sets a constraint on $\delta \equiv c_\nu^2-1 < 4\times10^{-22}$.
Published: 2025

2. The ultra-high-energy event KM3-230213A within the global neutrino landscape

Author: KM3NeT Collaboration, Adriani, O., Aiello, S., Albert, A., Alhebsi, A. R., Alshamsi, M., Garre, S. Alves, Ambrosone, A., Ameli, F., Andre, M., Aphecetche, L., Ardid, M., Ardid, S., Argüelles, C., Aublin, J., Badaracco, F., Bailly-Salins, L., Bardačová, Z., Baret, B., Bariego-Quintana, A., Becherini, Y., Bendahman, M., Gualandi, F. Benfenati, Benhassi, M., Bennani, M., Benoit, D. M., Berbee, E., Berti, E., Bertin, V., Betti, P., Biagi, S., Boettcher, M., Bonanno, D., Bottai, S., Bouasla, A. B., Boumaaza, J., Bouta, M., Bouwhuis, M., Bozza, C., Bozza, R. M., Brânzaš, H., Bretaudeau, F., Breuhaus, M., Bruijn, R., Brunner, J., Bruno, R., Buis, E., Buompane, R., Busto, J., Caiffi, B., Calvo, D., Capone, A., Carenini, F., Carretero, V., Cartraud, T., Castaldi, P., Cecchini, V., Celli, S., Cerisy, L., Chabab, M., Chen, A., Cherubini, S., Chiarusi, T., Circella, M., Clark, R., Cocimano, R., Coelho, J. A. B., Coleiro, A., Condorelli, A., Coniglione, R., Coyle, P., Creusot, A., Cuttone, G., Dallier, R., De Benedittis, A., De Wasseige, G., Decoene, V., Deguire, P., Del Rosso, I., Di Mauro, L. S., Di Palma, I., Díaz, A. F., Diego-Tortosa, D., Distefano, C., Domi, A., Donzaud, C., Dornic, D., Drakopoulou, E., Drouhin, D., Ducoin, J. -G., Duverne, P., Dvornický, R., Eberl, T., Eckerová, E., Eddymaoui, A., van Eeden, T., Eff, M., van Eijk, D., Bojaddaini, I. El, Hedri, S. El, Mentawi, S. El, Ellajosyula, V., Enzenhöfer, A., Ferrara, G., Filipović, M. D., Filippini, F., Franciotti, D., Fusco, L. A., Gal, T., Méndez, J. García, Soto, A. Garcia, Oliver, C. Gatius, Geißelbrecht, N., Genton, E., Ghaddari, H., Gialanella, L., Gibson, B. K., Giorgio, E., Goos, I., Goswami, P., Gozzini, S. R., Gracia, R., Guidi, C., Guillon, B., Gutiérrez, M., Haack, C., van Haren, H., Heijboer, A., Hennig, L., Hernández-Rey, J. J., Idrissi, A., Ibnsalih, W. Idrissi, Illuminati, G., Janik, O., Joly, D., de Jong, M., de Jong, P., Jung, B. J., Kalaczyński, P., Kamp, N., Keegans, J., Kikvadze, V., Kistauri, G., Kopper, C., Kouchner, A., Kovalev, Y. Y., Krupa, L., Kueviakoe, V., Kulikovskiy, V., Kvatadze, R., Labalme, M., Lahmann, R., Lamoureux, M., Larosa, G., Lastoria, C., Lazar, J., Lazo, A., Stum, S. Le, Lehaut, G., Lemaître, V., Leonora, E., Lessing, N., Levi, G., Clark, M. Lindsey, Longhitano, F., Magnani, F., Majumdar, J., Malerba, L., Mamedov, F., Manfreda, A., Manousakis, A., Marconi, M., Margiotta, A., Marinelli, A., Markou, C., Martin, L., Mastrodicasa, M., Mastroianni, S., Mauro, J., Mehta, K. C. K., Meskar, A., Miele, G., Migliozzi, P., Migneco, E., Mitsou, M. L., Mollo, C. M., Morales-Gallegos, L., Mori, N., Moussa, A., Mateo, I. Mozun, Muller, R., Musone, M. R., Musumeci, M., Navas, S., Nayerhoda, A., Nicolau, C. A., Nkosi, B., Fearraigh, B. Ó, Oliviero, V., Orlando, A., Oukacha, E., Pacini, L., Paesani, D., González, J. Palacios, Papalashvili, G., Papini, P., Parisi, V., Parmar, A., Gomez, E. J. Pastor, Pastore, C., Păun, A. M., Păvălaš, G. E., Martínez, S. Peña, Perrin-Terrin, M., Pestel, V., Pestes, R., Petropavlova, M., Piattelli, P., Plavin, A., Poirè, C., Popa, V., Pradier, T., Prado, J., Pulvirenti, S., Quiroz-Rangel, C. A., Randazzo, N., Ratnani, A., Razzaque, S., Rea, I. C., Real, D., Riccobene, G., Robinson, J., Romanov, A., Ros, E., Šaina, A., Greus, F. Salesa, Samtleben, D. F. E., Losa, A. Sánchez, Sanfilippo, S., Sanguineti, M., Santonocito, D., Sapienza, P., Scaringella, M., Scarnera, M., Schnabel, J., Schumann, J., Schutte, H. M., Seneca, J., Sennan, N., Myhr, P. A. Sevle, Sgura, I., Shanidze, R., Sharma, A., Shitov, Y., Šimkovic, F., Simonelli, A., Sinopoulou, A., Spisso, B., Spurio, M., Starodubtsev, O., Stavropoulos, D., Štekl, I., Stocco, D., Taiuti, M., Takadze, G., Tayalati, Y., Thiersen, H., Thoudam, S., Melo, I. Tosta e, Trocmé, B., Tsourapis, V., Tzamariudaki, E., Ukleja, A., Vacheret, A., Valsecchi, V., Van Elewyck, V., Vannoye, G., Vannuccini, E., Vasileiadis, G., de Sola, F. Vazquez, Veutro, A., Viola, S., Vivolo, D., van Vliet, A., Wen, A. Y., de Wolf, E., Lhenry-Yvon, I., Zavatarelli, S., Zegarelli, A., Zito, D., Zornoza, J. D., Zúñiga, J., and Zywucka, N.
Subjects: Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena
Abstract: On February 13th, 2023, the KM3NeT/ARCA telescope detected a neutrino candidate with an estimated energy in the hundreds of PeVs. In this article, the observation of this ultra-high-energy neutrino is discussed in light of null observations above tens of PeV from the IceCube and Pierre Auger observatories. Performing a joint fit of all experiments under the assumption of an isotropic $E^{-2}$ flux, the best-fit single-flavour flux normalisation is $E^2 \Phi^{\rm 1f}_{\nu + \bar \nu} = 7.5 \times 10^{-10}~{\rm GeV cm^{-2} s^{-1} sr^{-1}}$ in the 90% energy range of the KM3NeT event. Furthermore, the ultra-high-energy data are then fit together with the IceCube measurements at lower energies, either with a single power law or with a broken power law, allowing for the presence of a new component in the spectrum. The joint fit including non-observations by other experiments in the ultra-high-energy region shows a slight preference for a break in the PeV regime if the ``High-Energy Starting Events'' sample is included, and no such preference for the other two IceCube samples investigated. A stronger preference for a break appears if only the KM3NeT data is considered in the ultra-high-energy region, though the flux resulting from such a fit would be inconsistent with null observations from IceCube and Pierre Auger. In all cases, the observed tension between KM3NeT and other datasets is of the order of $2.5\sigma-3\sigma$, and increased statistics are required to resolve this apparent tension and better characterise the neutrino landscape at ultra-high energies., Comment: 11 pages, 4 figures
Published: 2025

3. On the Potential Galactic Origin of the Ultra-High-Energy Event KM3-230213A

Author: Adriani, O., Aiello, S., Albert, A., Alhebsi, A. R., Alshamsi, M., Garre, S. Alves, Ambrosone, A., Ameli, F., Andre, M., Aphecetche, L., Ardid, M., Ardid, S., Aublin, J., Badaracco, F., Bailly-Salins, L., Bardačová, Z., Baret, B., Bariego-Quintana, A., Becherini, Y., Bendahman, M., Gualandi, F. Benfenati, Benhassi, M., Bennani, M., Benoit, D. M., Berbee, E., Berti, E., Bertin, V., Betti, P., Biagi, S., Boettcher, M., Bonanno, D., Bottai, S., Bouasla, A. B., Boumaaza, J., Bouta, M., Bouwhuis, M., Bozza, C., Bozza, R. M., Brânzaş, H., Bretaudeau, F., Breuhaus, M., Bruijn, R., Brunner, J., Bruno, R., Buis, E., Buompane, R., Busto, J., Caiffi, B., Calvo, D., Capone, A., Carenini, F., Carretero, V., Cartraud, T., Castaldi, P., Cecchini, V., Celli, S., Cerisy, L., Chabab, M., Chen, A., Cherubini, S., Chiarusi, T., Circella, M., Clark, R., Cocimano, R., Coelho, J. A. B., Coleiro, A., Condorelli, A., Coniglione, R., Coyle, P., Creusot, A., Cuttone, G., Dallier, R., De Benedittis, A., De Wasseige, G., Decoene, V., Deguire, P., Del Rosso, I., Di Mauro, L. S., Di Palma, I., Díaz, A. F., Diego-Tortosa, D., Distefano, C., Domi, A., Donzaud, C., Dornic, D., Drakopoulou, E., Drouhin, D., Ducoin, J. -G., Duverne, P., Dvornický, R., Eberl, T., Eckerová, E., Eddymaoui, A., van Eeden, T., Eff, M., van Eijk, D., Bojaddaini, I. El, Hedri, S. El, Mentawi, S. El, Ellajosyula, V., Enzenhöfer, A., Ferrara, G., Filipović, M. D., Filippini, F., Franciotti, D., Fusco, L. A., Gal, T., Méndez, J. García, Soto, A. Garcia, Oliver, C. Gatius, Geißelbrecht, N., Genton, E., Ghaddari, H., Gialanella, L., Gibson, B. K., Giorgio, E., Goos, I., Goswami, P., Gozzini, S. R., Gracia, R., Guidi, C., Guillon, B., Gutiérrez, M., Haack, C., van Haren, H., Heijboer, A., Hennig, L., Hernández-Rey, J. J., Idrissi, A., Ibnsalih, W. Idrissi, Illuminati, G., Janik, O., Joly, D., de Jong, M., de Jong, P., Jung, B. J., Kalaczyński, P., Keegans, J., Kikvadze, V., Kistauri, G., Kopper, C., Kouchner, A., Kovalev, Y. Y., Krupa, L., Kueviakoe, V., Kulikovskiy, V., Kvatadze, R., Labalme, M., Lahmann, R., Lamoureux, M., Larosa, G., Lastoria, C., Lazar, J., Lazo, A., Stum, S. Le, Lehaut, G., Lemaître, V., Leonora, E., Lessing, N., Levi, G., Clark, M. Lindsey, Longhitano, F., Magnani, F., Majumdar, J., Malerba, L., Mamedov, F., Manfreda, A., Manousakis, A., Marconi, M., Margiotta, A., Marinelli, A., Markou, C., Martin, L., Mastrodicasa, M., Mastroianni, S., Mauro, J., Mehta, K. C. K., Meskar, A., Miele, G., Migliozzi, P., Migneco, E., Mitsou, M. L., Mollo, C. M., Morales-Gallegos, L., Mori, N., Moussa, A., Mateo, I. Mozun, Muller, R., Musone, M. R., Musumeci, M., Navas, S., Nayerhoda, A., Nicolau, C. A., Nkosi, B., Fearraigh, B. Ó, Oliviero, V., Orlando, A., Oukacha, E., Pacini, L., Paesani, D., González, J. Palacios, Papalashvili, G., Papini, P., Parisi, V., Parmar, A., Gomez, E. J. Pastor, Pastore, C., Păun, A. M., Păvălaş, G. E., Martínez, S. Peña, Perrin-Terrin, M., Pestel, V., Pestes, R., Petropavlova, M., Piattelli, P., Plavin, A., Poirè, C., Popa, V., Pradier, T., Prado, J., Pulvirenti, S., Quiroz-Rangel, C. A., Randazzo, N., Ratnani, A., Razzaque, S., Rea, I. C., Real, D., Riccobene, G., Robinson, J., Romanov, A., Ros, E., Šaina, A., Greus, F. Salesa, Samtleben, D. F. E., Losa, A. Sánchez, Sanfilippo, S., Sanguineti, M., Santonocito, D., Sapienza, P., Scaringella, M., Scarnera, M., Schnabel, J., Schumann, J., Schutte, H. M., Seneca, J., Sennan, N., Myhr, P. A. Sevle, Sgura, I., Shanidze, R., Sharma, A., Shitov, Y., Šimkovic, F., Simonelli, A., Sinopoulou, A., Spisso, B., Spurio, M., Starodubtsev, O., Stavropoulos, D., Štekl, I., Stocco, D., Taiuti, M., Takadze, G., Tayalati, Y., Thiersen, H., Thoudam, S., Melo, I. Tosta e, Trocmé, B., Tsourapis, V., Tzamariudaki, E., Ukleja, A., Vacheret, A., Valsecchi, V., Van Elewyck, V., Vannoye, G., Vannuccini, E., Vasileiadis, G., de Sola, F. Vazquez, Veutro, A., Viola, S., Vivolo, D., van Vliet, A., de Wolf, E., Lhenry-Yvon, I., Zavatarelli, S., Zegarelli, A., Zito, D., Zornoza, J. D., Zúñiga, J., and Zywucka, N.
Subjects: Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena
Abstract: The KM3NeT observatory detected the most energetic neutrino candidate ever observed, with an energy between 72 PeV and 2.6 EeV at the 90% confidence level. The observed neutrino is likely of cosmic origin. In this article, it is investigated if the neutrino could have been produced within the Milky Way. Considering the low fluxes of the Galactic diffuse emission at these energies, the lack of a nearby potential Galactic particle accelerator in the direction of the event and the difficulty to accelerate particles to such high energies in Galactic systems, we conclude that if the event is indeed cosmic, it is most likely of extragalactic origin.
Published: 2025

4. Study of tau neutrinos and non-unitary neutrino mixing with the first six detection units of KM3NeT/ORCA

Author: KM3NeT Collaboration, Aiello, S., Albert, A., Alhebsi, A. R., Alshamsi, M., Garre, S. Alves, Ambrosone, A., Ameli, F., Andre, M., Aphecetche, L., Ardid, M., Ardid, S., Aublin, J., Badaracco, F., Bailly-Salins, L., Bardačová, Z., Baret, B., Bariego-Quintana, A., Becherini, Y., Bendahman, M., Gualandi, F. Benfenati, Benhassi, M., Bennani, M., Benoit, D. M., Berbee, E., Bertin, V., Biagi, S., Boettcher, M., Bonanno, D., Bouasla, A. B., Boumaaza, J., Bouta, M., Bouwhuis, M., Bozza, C., Bozza, R. M., Brânzaş, H., Bretaudeau, F., Breuhaus, M., Bruijn, R., Brunner, J., Bruno, R., Buis, E., Buompane, R., Busto, J., Caiffi, B., Calvo, D., Capone, A., Carenini, F., Carretero, V., Cartraud, T., Castaldi, P., Cecchini, V., Celli, S., Cerisy, L., Chabab, M., Chen, A., Cherubini, S., Chiarusi, T., Circella, M., Clark, R., Cocimano, R., Coelho, J. A. B., Coleiro, A., Condorelli, A., Coniglione, R., Coyle, P., Creusot, A., Cuttone, G., Dallier, R., De Benedittis, A., De Wasseige, G., Decoene, V., Deguire, P., Del Rosso, I., Di Mauro, L. S., Di Palma, I., Díaz, A. F., Diego-Tortosa, D., Distefano, C., Domi, A., Donzaud, C., Dornic, D., Drakopoulou, E., Drouhin, D., Ducoin, J. -G., Duverne, P., Dvornický, R., Eberl, T., Eckerová, E., Eddymaoui, A., van Eeden, T., Eff, M., van Eijk, D., Bojaddaini, I. El, Hedri, S. El, Mentawi, S. El, Ellajosyula, V., Enzenhöfer, A., Ferrara, G., Filipović, M. D., Filippini, F., Franciotti, D., Fusco, L. A., Gagliardini, S., Gal, T., Méndez, J. García, Soto, A. Garcia, Oliver, C. Gatius, Geißelbrecht, N., Genton, E., Ghaddari, H., Gialanella, L., Gibson, B. K., Giorgio, E., Goos, I., Goswami, P., Gozzini, S. R., Gracia, R., Guidi, C., Guillon, B., Gutiérrez, M., Haack, C., van Haren, H., Heijboer, A., Hennig, L., Hernández-Rey, J. J., Idrissi, A., Ibnsalih, W. Idrissi, Illuminati, G., Joly, D., de Jong, M., de Jong, P., Jung, B. J., Kalaczyński, P., Kikvadze, V., Kistauri, G., Kopper, C., Kouchner, A., Kovalev, Y. Y., Krupa, L., Kueviakoe, V., Kulikovskiy, V., Kvatadze, R., Labalme, M., Lahmann, R., Lamoureux, M., Larosa, G., Lastoria, C., Lazar, J., Lazo, A., Stum, S. Le, Lehaut, G., Lema^itre, V., Leonora, E., Lessing, N., Levi, G., Clark, M. Lindsey, Longhitano, F., Magnani, F., Majumdar, J., Malerba, L., Mamedov, F., Manfreda, A., Manousakis, A., Marconi, M., Margiotta, A., Marinelli, A., Markou, C., Martin, L., Mastrodicasa, M., Mastroianni, S., Mauro, J., Mehta, K. C. K., Meskar, A., Miele, G., Migliozzi, P., Migneco, E., Mitsou, M. L., Mollo, C. M., Morales-Gallegos, L., Moussa, A., Mateo, I. Mozun, Muller, R., Musone, M. R., Musumeci, M., Navas, S., Nayerhoda, A., Nicolau, C. A., Nkosi, B., Fearraigh, B. Ó, Oliviero, V., Orlando, A., Oukacha, E., Paesani, D., González, J. Palacios, Papalashvili, G., Parisi, V., Parmar, A., Gomez, E. J. Pastor, Pastore, C., Păun, A. M., Păvălaş, G. E., Martínez, S. Peña, Perrin-Terrin, M., Pestel, V., Pestes, R., Piattelli, P., Plavin, A., Poirè, C., Popa, V., Pradier, T., Prado, J., Pulvirenti, S., Quiroz-Rangel, C. A., Randazzo, N., Ratnani, A., Razzaque, S., Rea, I. C., Real, D., Riccobene, G., Romanov, A., Ros, E., Šaina, A., Greus, F. Salesa, Samtleben, D. F. E., Losa, A. Sánchez, Sanfilippo, S., Sanguineti, M., Santonocito, D., Sapienza, P., Scarnera, M., Schnabel, J., Schumann, J., Schutte, H. M., Seneca, J., Sennan, N., Sevle, P., Sgura, I., Shanidze, R., Sharma, A., Shitov, Y., Šimkovic, F., Simonelli, A., Sinopoulou, A., Spisso, B., Spurio, M., Stavropoulos, D., Štekl, I., Taiuti, M., Takadze, G., Tayalati, Y., Thiersen, H., Thoudam, S., Melo, I. Tosta e, Trocmé, B., Tsourapis, V., Tudorache, A., Tzamariudaki, E., Ukleja, A., Vacheret, A., Valsecchi, V., Van Elewyck, V., Vannoye, G., Vasileiadis, G., de Sola, F. Vazquez, Veutro, A., Viola, S., Vivolo, D., van Vliet, A., de Wolf, E., Lhenry-Yvon, I., Zavatarelli, S., Zegarelli, A., Zito, D., Zornoza, J. D., Zúñiga, J., and Zywucka, N.
Subjects: High Energy Physics - Experiment
Abstract: Oscillations of atmospheric muon and electron neutrinos produce tau neutrinos with energies in the GeV range, which can be observed by the ORCA detector of the KM3NeT neutrino telescope in the Mediterranean Sea. First measurements with ORCA6, an early subarray corresponding to about 5$\%$ of the final detector, are presented. A sample of 5828 neutrino candidates has been selected from the analysed exposure of 433 kton-years. The $\nu_\tau$ normalisation, defined as the ratio between the number of observed and expected tau neutrino events, is measured to be $S_\tau = 0.48^{+0.5}_{-0.33}$. This translates into a $\nu_\tau$ charged-current cross section measurement of $\sigma_{\tau}^{\text{meas}} = (2.5 ^{+2.6}_{-1.8}) \times 10^{-38}$ cm$^{2}$ nucleon$^{-1}$ at the median $\nu_\tau$ energy of 20.3 GeV. The result is consistent with the measurements of other experiments. In addition, the current limit on the non-unitarity parameter affecting the $\tau$-row of the neutrino mixing matrix was improved, with $\alpha_{33}>$ 0.95 at the 95$\%$ confidence level., Comment: 25 pages, 8 figures
Published: 2025

5. Probing invisible neutrino decay with the first six detection units of KM3NeT/ORCA

Author: Aiello, S., Albert, A., Alhebsi, A. R., Alshamsi, M., Garre, S. Alves, Ambrosone, A., Ameli, F., Andre, M., Aphecetche, L., Ardid, M., Ardid, S., Aublin, J., Badaracco, F., Bailly-Salins, L., Bardačová, Z., Baret, B., Bariego-Quintana, A., Becherini, Y., Bendahman, M., Gualandi, F. Benfenati, Benhassi, M., Bennani, M., Benoit, D. M., Berbee, E., Bertin, V., Biagi, S., Boettcher, M., Bonanno, D., Bouasla, A. B., Boumaaza, J., Bouta, M., Bouwhuis, M., Bozza, C., Bozza, R. M., Brânzaş, H., Bretaudeau, F., Breuhaus, M., Bruijn, R., Brunner, J., Bruno, R., Buis, E., Buompane, R., Busto, J., Caiffi, B., Calvo, D., Capone, A., Carenini, F., Carretero, V., Cartraud, T., Castaldi, P., Cecchini, V., Celli, S., Cerisy, L., Chabab, M., Chen, A., Cherubini, S., Chiarusi, T., Circella, M., Clark, R., Cocimano, R., Coelho, J. A. B., Coleiro, A., Condorelli, A., Coniglione, R., Coyle, P., Creusot, A., Cuttone, G., Dallier, R., De Benedittis, A., De Wasseige, G., Decoene, V., Deguire, P., Del Rosso, I., Di Mauro, L. S., Di Palma, I., Díaz, A. F., Diego-Tortosa, D., Distefano, C., Domi, A., Donzaud, C., Dornic, D., Drakopoulou, E., Drouhin, D., Ducoin, J. -G., Duverne, P., Dvornický, R., Eberl, T., Eckerová, E., Eddymaoui, A., van Eeden, T., Eff, M., van Eijk, D., Bojaddaini, I. El, Hedri, S. El, Mentawi, S. El, Ellajosyula, V., Enzenhöfer, A., Ferrara, G., Filipović, M. D., Filippini, F., Franciotti, D., Fusco, L. A., Gagliardini, S., Gal, T., Méndez, J. García, Soto, A. Garcia, Oliver, C. Gatius, Geißelbrecht, N., Genton, E., Ghaddari, H., Gialanella, L., Gibson, B. K., Giorgio, E., Goos, I., Goswami, P., Gozzini, S. R., Gracia, R., Guidi, C., Guillon, B., Gutiérrez, M., Haack, C., van Haren, H., Heijboer, A., Hennig, L., Hernández-Rey, J. J., Idrissi, A., Ibnsalih, W. Idrissi, Illuminati, G., Joly, D., de Jong, M., de Jong, P., Jung, B. J., Kalaczyński, P., Kikvadze, V., Kistauri, G., Kopper, C., Kouchner, A., Kovalev, Y. Y., Krupa, L., Kueviakoe, V., Kulikovskiy, V., Kvatadze, R., Labalme, M., Lahmann, R., Lamoureux, M., Larosa, G., Lastoria, C., Lazar, J., Lazo, A., Stum, S. Le, Lehaut, G., Lemaître, V., Leonora, E., Lessing, N., Levi, G., Clark, M. Lindsey, Longhitano, F., Magnani, F., Majumdar, J., Malerba, L., Mamedov, F., Manfreda, A., Manousakis, A., Marconi, M., Margiotta, A., Marinelli, A., Markou, C., Martin, L., Mastrodicasa, M., Mastroianni, S., Mauro, J., Mehta, K. C. K., Meskar, A., Miele, G., Migliozzi, P., Migneco, E., Mitsou, M. L., Mollo, C. M., Morales-Gallegos, L., Moussa, A., Mateo, I. Mozun, Muller, R., Musone, M. R., Musumeci, M., Navas, S., Nayerhoda, A., Nicolau, C. A., Nkosi, B., Fearraigh, B. Ó, Oliviero, V., Orlando, A., Oukacha, E., Paesani, D., González, J. Palacios, Papalashvili, G., Parisi, V., Parmar, A., Gomez, E. J. Pastor, Pastore, C., Păun, A. M., Păvălaş, G. E., Martínez, S. Peña, Perrin-Terrin, M., Pestel, V., Pestes, R., Piattelli, P., Plavin, A., Poiré, C., Popa, V., Pradier, T., Prado, J., Pulvirenti, S., Quiroz-Rangel, C. A., Randazzo, N., Ratnani, A., Razzaque, S., Rea, I. C., Real, D., Riccobene, G., Romanov, A., Ros, E., Săina, A., Greus, F. Salesa, Samtleben, D. F. E., Losa, A. Sánchez, Sanfilippo, S., Sanguineti, M., Santonocito, D., Sapienza, P., Scarnera, M., Schnabel, J., Schumann, J., Schutte, H. M., Seneca, J., Sennan, N., Sevle, P., Sgura, I., Shanidze, R., Sharma, A., Shitov, Y., Šimkovic, F., Simonelli, A., Sinopoulou, A., Spisso, B., Spurio, M., Stavropoulos, D., Štekl, I., Taiuti, M., Takadze, G., Tayalati, Y., Thiersen, H., Thoudam, S., Melo, I. Tosta e, Trocmé, B., Tsourapis, V., Tudorache, A., Tzamariudaki, E., Ukleja, A., Vacheret, A., Valsecchi, V., Van Elewyck, V., Vannoye, G., Vasileiadis, G., de Sola, F. Vazquez, Veutro, A., Viola, S., Vivolo, D., van Vliet, A., de Wolf, E., Lhenry-Yvon, I., Zavatarelli, S., Zegarelli, A., Zito, D., Zornoza, J. D., Zúñiga, J., and Zywucka, N.
Subjects: High Energy Physics - Experiment
Abstract: In the era of precision measurements of neutrino oscillation parameters, it is necessary for experiments to disentangle discrepancies that may indicate physics beyond the Standard Model in the neutrino sector. KM3NeT/ORCA is a water Cherenkov neutrino detector under construction and anchored at the bottom of the Mediterranean Sea. The detector is designed to study the oscillations of atmospheric neutrinos and determine the neutrino mass ordering. This paper focuses on the initial configuration of ORCA, referred to as ORCA6, which comprises six out of the foreseen 115 detection units of photosensors. A high-purity neutrino sample was extracted during 2020 and 2021, corresponding to an exposure of 433 kton-years. This sample is analysed following a binned log-likelihood approach to search for invisible neutrino decay, in a three-flavour neutrino oscillation scenario, where the third neutrino mass state $\nu_3$ decays into an invisible state, e.g. a sterile neutrino. The resulting best fit of the invisible neutrino decay parameter is $\alpha_3 = 0.92^{+1.08}_{-0.57}\times 10^{-4}~\mathrm{eV^2}$, corresponding to a scenario with $\theta_{23}$ in the second octant and normal neutrino mass ordering. The results are consistent with the Standard Model, within a $2.1\,\sigma$ interval., Comment: 20 pages, 8 figures
Published: 2025

6. Search for non-standard neutrino interactions with the first six detection units of KM3NeT/ORCA

Author: Aiello, S., Albert, A., Alhebsi, A. R., Alshamsi, M., Garre, S. Alves, Ambrosone, A., Ameli, F., Andre, M., Aphecetche, L., Ardid, M., Ardid, S., Aublin, J., Badaracco, F., Bailly-Salins, L., Bardačová, Z., Baret, B., Bariego-Quintana, A., Becherini, Y., Bendahman, M., Benfenati, F., Benhassi, M., Bennani, M., Benoit, D. M., Berbee, E., Bertin, V., Biagi, S., Boettcher, M., Bonanno, D., Bouasla, A. B., Boumaaza, J., Bouta, M., Bouwhuis, M., Bozza, C., Bozza, R. M., Brânzăş, H., Bretaudeau, F., Breuhaus, M., Bruijn, R., Brunner, J., Bruno, R., Buis, E., Buompane, R., Busto, J., Caiffi, B., Calvo, D., Capone, A., Carenini, F., Carretero, V., Cartraud, T., Castaldi, P., Cecchini, V., Celli, S., Cerisy, L., Chabab, M., Chen, A., Cherubini, S., Chiarusi, T., Circella, M., Clark, R., Cocimano, R., Coelho, J. A. B., Coleiro, A., Condorelli, A., Coniglione, R., Coyle, P., Creusot, A., Cuttone, G., Dallier, R., De Benedittis, A., De Martino, B., De Wasseige, G., Decoene, V., Del Rosso, I., Di Mauro, L. S., Di Palma, I., Díaz, A. F., Diego-Tortosa, D., Distefano, C., Domi, A., Donzaud, C., Dornic, D., Drakopoulou, E., Drouhin, D., Ducoin, J. -G., Dvornický, R., Eberl, T., Eckerová, E., Eddymaoui, A., van Eeden, T., Eff, M., van Eijk, D., Bojaddaini, I. El, Hedri, S. El, Ellajosyula, V., Enzenhöfer, A., Ferrara, G., Filipović, M. D., Filippini, F., Franciotti, D., Fusco, L. A., Gagliardini, S., Gal, T., Méndez, J. García, Soto, A. Garcia, Oliver, C. Gatius, Geißelbrecht, N., Genton, E., Ghaddari, H., Gialanella, L., Gibson, B. K., Giorgio, E., Goos, I., Goswami, P., Gozzini, S. R., Gracia, R., Guidi, C., Guillon, B., Gutiérrez, M., Haack, C., van Haren, H., Heijboer, A., Hennig, L., Hernández-Rey, J. J., Ibnsalih, W. Idrissi, Illuminati, G., Joly, D., de Jong, M., de Jong, P., Jung, B. J., Kistauri, G., Kopper, C., Kouchner, A., Kovalev, Y. Y., Kueviakoe, V., Kulikovskiy, V., Kvatadze, R., Labalme, M., Lahmann, R., Lamoureux, M., Larosa, G., Lastoria, C., Lazar, J., Lazo, A., Stum, S. Le, Lehaut, G., Lemaître, V., Leonora, E., Lessing, N., Levi, G., Clark, M. Lindsey, Longhitano, F., Magnani, F., Majumdar, J., Malerba, L., Mamedov, F., Manfreda, A., Marconi, M., Margiotta, A., Marinelli, A., Markou, C., Martin, L., Mastrodicasa, M., Mastroianni, S., Mauro, J., Miele, G., Migliozzi, P., Migneco, E., Mitsou, M. L., Mollo, C. M., Morales-Gallegos, L., Moussa, A., Mateo, I. Mozun, Muller, R., Musone, M. R., Musumeci, M., Navas, S., Nayerhoda, A., Nicolau, C. A., Nkosi, B., Fearraigh, B. Ó, Oliviero, V., Orlando, A., Oukacha, E., Paesani, D., González, J. Palacios, Papalashvili, G., Parisi, V., Gómez, E. J. Pastor, Pastore, C., Păun, A. M., Păvălaş, G. E., Martínez, S. Peña, Perrin-Terrin, M., Pestel, V., Pestes, R., Piattelli, P., Plavin, A., Poiré, C., Popa, V., Pradier, T., Prado, J., Pulvirenti, S., Quiroz-Rangel, C. A., Randazzo, N., Razzaque, S., Rea, I. C., Real, D., Riccobene, G., Romanov, A., Ros, E., Šaina, A., Greus, F. Salesa, Samtleben, D. F. E., Losa, A. Sánchez, Sanfilippo, S., Sanguineti, M., Santonocito, D., Sapienza, P., Schnabel, J., Schumann, J., Schutte, H. M., Seneca, J., Sennan, N., Sevle, P., Sgura, I., Shanidze, R., Sharma, A., Shitov, Y., Šimkovic, F., Simonelli, A., Sinopoulou, A., Spisso, B., Spurio, M., Stavropoulos, D., Štekl, I., Taiuti, M., Takadze, G., Tayalati, Y., Thiersen, H., Thoudam, S., Melo, I. Tosta e, Trocmé, B., Tsourapis, V., Tudorache, A., Tzamariudaki, E., Ukleja, A., Vacheret, A., Valsecchi, V., Van Elewyck, V., Vannoye, G., Vasileiadis, G., de Sola, F. Vazquez, Veutro, A., Viola, S., Vivolo, D., van Vliet, A., de Wolf, E., Lhenry-Yvon, I., Zavatarelli, S., Zegarelli, A., Zito, D., Zornoza, J. D., Zúñiga, J., and Zywucka, N.
Subjects: High Energy Physics - Experiment
Abstract: KM3NeT/ORCA is an underwater neutrino telescope under construction in the Mediterranean Sea. Its primary scientific goal is to measure the atmospheric neutrino oscillation parameters and to determine the neutrino mass ordering. ORCA can constrain the oscillation parameters $\Delta m^{2}_{31}$ and $\theta_{23}$ by reconstructing the arrival direction and energy of multi-GeV neutrinos crossing the Earth. Searches for deviations from the Standard Model of particle physics in the forward scattering of neutrinos inside Earth matter, produced by Non-Standard Interactions, can be conducted by investigating distortions of the standard oscillation pattern of neutrinos of all flavours. This work reports on the results of the search for non-standard neutrino interactions using the first six detection units of ORCA and 433 kton-years of exposure. No significant deviation from standard interactions was found in a sample of 5828 events reconstructed in the 1 GeV$-$1 TeV energy range. The flavour structure of the non-standard coupling was constrained at 90\% confidence level to be $|\varepsilon_{\mu\tau} | \leq 5.4 \times 10^{-3}$, $|\varepsilon_{e\tau} | \leq 7.4 \times 10^{-2}$, $|\varepsilon_{e\mu} | \leq 5.6 \times 10^{-2}$ and $-0.015 \leq \varepsilon_{\tau\tau} - \varepsilon_{\mu\mu} \leq 0.017$. The results are comparable to the current most stringent limits placed on the parameters by other experiments.
Published: 2024

7. First Searches for Dark Matter with the KM3NeT Neutrino Telescopes

Author: KM3NeT Collaboration, Aiello, S., Albert, A., Alhebsi, A. R., Alshamsi, M., Garre, S. Alves, Ambrosone, A., Ameli, F., Andre, M., Aphecetche, L., Ardid, M., Ardid, S., Aublin, J., Badaracco, F., Bailly-Salins, L., Bardačová, Z., Baret, B., Bariego-Quintana, A., Becherini, Y., Bendahman, M., Benfenati, F., Benhassi, M., Bennani, M., Benoit, D. M., Berbee, E., Bertin, V., Biagi, S., Boettcher, M., Bonanno, D., Bouasla, A. B., Boumaaza, J., Bouta, M., Bouwhuis, M., Bozza, C., Bozza, R. M., Brânzăş, H., Bretaudeau, F., Breuhaus, M., Bruijn, R., Brunner, J., Bruno, R., Buis, E., Buompane, R., Busto, J., Caiffi, B., Calvo, D., Capone, A., Carenini, F., Carretero, V., Cartraud, T., Castaldi, P., Cecchini, V., Celli, S., Cerisy, L., Chabab, M., Chen, A., Cherubini, S., Chiarusi, T., Circella, M., Clark, R., Cocimano, R., Coelho, J. A. B., Coleiro, A., Condorelli, A., Coniglione, R., Coyle, P., Creusot, A., Cuttone, G., Dallier, R., De Benedittis, A., De Martino, B., De Wasseige, G., Decoene, V., Del Rosso, I., Di Mauro, L. S., Di Palma, I., Díaz, A. F., Diego-Tortosa, D., Distefano, C., Domi, A., Donzaud, C., Dornic, D., Drakopoulou, E., Drouhin, D., Ducoin, J. -G., Dvornický, R., Eberl, T., Eckerová, E., Eddymaoui, A., van Eeden, T., Eff, M., van Eijk, D., Bojaddaini, I. El, Hedri, S. El, Ellajosyula, V., Enzenhöfer, A., Ferrara, G., Filipović, M. D., Filippini, F., Franciotti, D., Fusco, L. A., Gagliardini, S., Gal, T., Méndez, J. García, Soto, A. Garcia, Oliver, C. Gatius, Geißelbrecht, N., Genton, E., Ghaddari, H., Gialanella, L., Gibson, B. K., Giorgio, E., Goos, I., Goswami, P., Gozzini, S. R., Gracia, R., Guidi, C., Guillon, B., Gutiérrez, M., Haack, C., van Haren, H., Heijboer, A., Hennig, L., Hernández-Rey, J. J., Ibnsalih, W. Idrissi, Illuminati, G., Joly, D., de Jong, M., de Jong, P., Jung, B. J., Kistauri, G., Kopper, C., Kouchner, A., Kovalev, Y. Y., Kueviakoe, V., Kulikovskiy, V., Kvatadze, R., Labalme, M., Lahmann, R., Lamoureux, M., Larosa, G., Lastoria, C., Lazar, J., Lazo, A., Stum, S. Le, Lehaut, G., Lemaître, V., Leonora, E., Lessing, N., Levi, G., Clark, M. Lindsey, Longhitano, F., Magnani, F., Majumdar, J., Malerba, L., Mamedov, F., Manfreda, A., Marconi, M., Margiotta, A., Marinelli, A., Markou, C., Martin, L., Mastrodicasa, M., Mastroianni, S., Mauro, J., Miele, G., Migliozzi, P., Migneco, E., Mitsou, M. L., Mollo, C. M., Morales-Gallegos, L., Moussa, A., Mateo, I. Mozun, Muller, R., Musone, M. R., Musumeci, M., Navas, S., Nayerhoda, A., Nicolau, C. A., Nkosi, B., Fearraigh, B. Ó, Oliviero, V., Orlando, A., Oukacha, E., Paesani, D., González, J. Palacios, Papalashvili, G., Parisi, V., Gómez, E. J. Pastor, Pastore, C., Păun, A. M., Păvălaş, G. E., Martínez, S. Peña, Perrin-Terrin, M., Pestel, V., Pestes, R., Piattelli, P., Plavin, A., Poiré, C., Popa, V., Pradier, T., Prado, J., Pulvirenti, S., Quiroz-Rangel, C. A., Randazzo, N., Razzaque, S., Rea, I. C., Real, D., Riccobene, G., Romanov, A., Ros, E., Šaina, A., Greus, F. Salesa, Samtleben, D. F. E., Losa, A. Sánchez, Sanfilippo, S., Sanguineti, M., Santonocito, D., Sapienza, P., Schnabel, J., Schumann, J., Schutte, H. M., Seneca, J., Sennan, N., Sevle, P., Sgura, I., Shanidze, R., Sharma, A., Shitov, Y., Šimkovic, F., Simonelli, A., Sinopoulou, A., Spisso, B., Spurio, M., Stavropoulos, D., Štekl, I., Taiuti, M., Takadze, G., Tayalati, Y., Thiersen, H., Thoudam, S., Melo, I. Tosta e, Trocmé, B., Tsourapis, V., Tudorache, A., Tzamariudaki, E., Ukleja, A., Vacheret, A., Valsecchi, V., Van Elewyck, V., Vannoye, G., Vasileiadis, G., de Sola, F. Vazquez, Veutro, A., Viola, S., Vivolo, D., van Vliet, A., de Wolf, E., Lhenry-Yvon, I., Zavatarelli, S., Zegarelli, A., Zito, D., Zornoza, J. D., Zúñiga, J., and Zywucka, N.
Subjects: Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena
Abstract: Indirect dark matter detection methods are used to observe the products of dark matter annihilations or decays originating from astrophysical objects where large amounts of dark matter are thought to accumulate. With neutrino telescopes, an excess of neutrinos is searched for in nearby dark matter reservoirs, such as the Sun and the Galactic Centre, which could potentially produce a sizeable flux of Standard Model particles. The KM3NeT infrastructure, currently under construction, comprises the ARCA and ORCA undersea \v{C}erenkov neutrino detectors located at two different sites in the Mediterranean Sea, offshore of Italy and France, respectively. The two detector configurations are optimised for the detection of neutrinos of different energies, enabling the search for dark matter particles with masses ranging from a few GeV/c$^2$ to hundreds of TeV/c$^2$. In this work, searches for dark matter annihilations in the Galactic Centre and the Sun with data samples taken with the first configurations of both detectors are presented. No significant excess over the expected background was found in either of the two analyses. Limits on the velocity-averaged self-annihilation cross section of dark matter particles are computed for five different primary annihilation channels in the Galactic Centre. For the Sun, limits on the spin-dependent and spin-independent scattering cross sections of dark matter with nucleons are given for three annihilation channels.
Published: 2024

8. gSeaGen code by KM3NeT: an efficient tool to propagate muons simulated with CORSIKA

Author: Aiello, S., Albert, A., Alhebsi, A. R., Alshamsi, M., Garre, S. Alves, Ambrosone, A., Ameli, F., Andre, M., Aphecetche, L., Ardid, M., Ardid, S., Atmani, H., Aublin, J., Badaracco, F., Bailly-Salins, L., Bardačová, Z., Baret, B., Bariego-Quintana, A., Becherini, Y., Bendahman, M., Benfenati, F., Benhassi, M., Bennani, M., Benoit, D. M., Berbee, E., Bertin, V., Biagi, S., Boettcher, M., Bonanno, D., Bouasla, A. B., Boumaaza, J., Bouta, M., Bouwhuis, M., Bozza, C., Bozza, R. M., Brânzaş, H., Bretaudeau, F., Breuhaus, M., Bruijn, R., Brunner, J., Bruno, R., Buis, E., Buompane, R., Busto, J., Caiffi, B., Calvo, D., Capone, A., Carenini, F., Carretero, V., Cartraud, T., Castaldi, P., Cecchini, V., Celli, S., Cerisy, L., Chabab, M., Chen, A., Cherubini, S., Chiarusi, T., Circella, M., Cocimano, R., Coelho, J. A. B., Coleiro, A., Condorelli, A., Coniglione, R., Coyle, P., Creusot, A., Cuttone, G., Dallier, R., De Benedittis, A., De Martino, B., De Wasseige, G., Decoene, V., Del Rosso, I., Di Mauro, L. S., Di Palma, I., Díaz, A. F., Diego-Tortosa, D., Distefano, C., Domi, A., Donzaud, C., Dornic, D., Drakopoulou, E., Drouhin, D., Ducoin, J. -G., Dvornický, R., Eberl, T., Eckerová, E., Eddymaoui, A., van Eeden, T., Eff, M., van Eijk, D., Bojaddaini, I. El, Hedri, S. El, Ellajosyula, V., Enzenhöfer, A., Ferrara, G., Filipović, M. D., Filippini, F., Franciotti, D., Fusco, L. A., Gagliardini, S., Gal, T., Méndez, J. García, Soto, A. Garcia, Oliver, C. Gatius, Geißelbrecht, N., Genton, E., Ghaddari, H., Gialanella, L., Gibson, B. K., Giorgio, E., Goos, I., Goswami, P., Gozzini, S. R., Gracia, R., Guidi, C., Guillon, B., Gutiérrez, M., Haack, C., van Haren, H., Heijboer, A., Hennig, L., Hernández-Rey, J. J., Ibnsalih, W. Idrissi, Illuminati, G., Joly, D., de Jong, M., de Jong, P., Jung, B. J., Kalaczyński, P., Kistauri, G., Kopper, C., Kouchner, A., Kovalev, Y. Y., Kueviakoe, V., Kulikovskiy, V., Kvatadze, R., Labalme, M., Lahmann, R., Lamoureux, M., Larosa, G., Lastoria, C., Lazo, A., Stum, S. Le, Lehaut, G., Lemaître, V., Leonora, E., Lessing, N., Clark, M. Lindsey, Longhitano, F., Magnani, F., Majumdar, J., Malerba, L., Mamedov, F., Mańczak, J., Manfreda, A., Marconi, M., Margiotta, A., Marinelli, A., Markou, C., Martin, L., Mastrodicasa, M., Mastroianni, S., Mauro, J., Miele, G., Migliozzi, P., Migneco, E., Mitsou, M. L., Mollo, C. M., Morales-Gallegos, L., Moussa, A., Mateo, I. Mozun, Muller, R., Musone, M. R., Musumeci, M., Navas, S., Nayerhoda, A., Nicolau, C. A., Nkosi, B., Fearraigh, B. Ó, Oliviero, V., Orlando, A., Oukacha, E., Paesani, D., González, J. Palacios, Papalashvili, G., Parisi, V., Gomez, E. J. Pastor, Pastore, C., Păun, A. M., Păvălaş, G. E., Martínez, S. Peña, Perrin-Terrin, M., Pestel, V., Pestes, R., Piattelli, P., Plavin, A., Poirè, C., Popa, V., Pradier, T., Prado, J., Pulvirenti, S., Quiroz-Rangel, C. A., Randazzo, N., Razzaque, S., Rea, I. C., Real, D., Riccobene, G., Robinson, J., Romanov, A., Ros, E., Šaina, A., Greus, F. Salesa, Samtleben, D. F. E., Losa, A. Sánchez, Sanfilippo, S., Sanguineti, M., Santonocito, D., Sapienza, P., Schnabel, J., Schumann, J., Schutte, H. M., Seneca, J., Sgura, I., Shanidze, R., Sharma, A., Shitov, Y., Šimkovic, F., Simonelli, A., Sinopoulou, A., Spisso, B., Spurio, M., Stavropoulos, D., Štekl, I., Stellacci, S. M., Taiuti, M., Tayalati, Y., Thiersen, H., Thoudam, S., Melo, I. Tosta e, Trocmé, B., Tsourapis, V., Tudorache, A., Tzamariudaki, E., Ukleja, A., Vacheret, A., Valsecchi, V., Van Elewyck, V., Vannoye, G., Vasileiadis, G., de Sola, F. Vazquez, Veutro, A., Viola, S., Vivolo, D., van Vliet, A., de Wolf, E., Lhenry-Yvon, I., Zavatarelli, S., Zegarelli, A., Zito, D., Zornoza, J. D., Zúñiga, J., and Zywucka, N.
Subjects: High Energy Physics - Experiment, Astrophysics - Instrumentation and Methods for Astrophysics, Physics - Computational Physics
Abstract: The KM3NeT Collaboration has tackled a common challenge faced by the astroparticle physics community, namely adapting the experiment-specific simulation software to work with the CORSIKA air shower simulation output. The proposed solution is an extension of the open-source code gSeaGen, allowing for the transport of muons generated by CORSIKA to a detector of any size at an arbitrary depth. The gSeaGen code was not only extended in terms of functionalities but also underwent a thorough redesign of the muon propagation routine, resulting in a more accurate and efficient simulation. This paper presents the capabilities of the new gSeaGen code as well as prospects for further developments., Comment: 27 pages, 13 figures, submitted to Computer Physics Communications
Published: 2024

9. Search for quantum decoherence in neutrino oscillations with six detection units of KM3NeT/ORCA

Author: Aiello, S., Albert, A., Alhebsi, A. R., Alshamsi, M., Garre, S. Alves, Ambrosone, A., Ameli, F., Andre, M., Aphecetche, L., Ardid, M., Ardid, S., Atmani, H., Aublin, J., Badaracco, F., Bailly-Salins, L., Bardacova, Z., Baret, B., Bariego-Quintana, A., Becherini, Y., Bendahman, M., Benfenati, F., Benhassi, M., Bennani, M., Benoit, D. M., Berbee, E., Bertin, V., Biagi, S., Boettcher, M., Bonanno, D., Bouasla, A. B., Boumaaza, J., Bouta, M., Bouwhuis, M., Bozza, C., Bozza, R. M., Branzas, H., Bretaudeau, F., Breuhaus, M., Bruijn, R., Brunner, J., Bruno, R., Buis, E., Buompane, R., Busto, J., Caiffi, B., Calvo, D., Capone, A., Carenini, F., Carretero, V., Cartraud, T., Castaldi, P., Cecchini, V., Celli, S., Cerisy, L., Chabab, M., Chen, A., Cherubini, S., Chiarusi, T., Circella, M., Cocimano, R., Coelho, J. A. B., Coleiro, A., Condorelli, A., Coniglione, R., Coyle, P., Creusot, A., Cuttone, G., Dallier, R., De Benedittis, A., De Martino, B., De Wasseige, G., Decoene, V., Del Rosso, I., Di Mauro, L. S., Di Palma, I., Diaz, A. F., Diego-Tortosa, D., Distefano, C., Domi, A., Donzaud, C., Dornic, D., Drakopoulou, E., Drouhin, D., Ducoin, J. -G., Dvornicky, R., Eberl, T., Eckerova, E., Eddymaoui, A., van Eeden, T., Eff, M., van Eijk, D., Bojaddaini, I. El, Hedri, S. El, Ellajosyula, V., Enzenhoefer, A., Ferrara, G., Filipovic, M. D., Filippini, F., Franciotti, D., Fusco, L. A., Gagliardini, S., Gal, T., Mendez, J. Garcia, Soto, A. Garcia, Oliver, C. Gatius, Geißelbrecht, N., Genton, E., Ghaddari, H., Gialanella, L., Gibson, B. K., Giorgio, E., Goos, I., Goswami, P., Gozzini, S. R., Gracia, R., Guidi, C., Guillon, B., Gutierrez, M., Haack, C., van Haren, H., Heijboer, A., Hennig, L., Hernandez-Rey, J. J., Ibnsalih, W. Idrissi, Illuminati, G., Joly, D., de Jong, M., de Jong, P., Jung, B. J., Kistauri, G., Kopper, C., Kouchner, A., Kovalev, Y. Y., Kueviakoe, V., Kulikovskiy, V., Kvatadze, R., Labalme, M., Lahmann, R., Lamoureux, M., Larosa, G., Lastoria, C., Lazo, A., Stum, S. Le, Lehaut, G., Lemaitre, V., Leonora, E., Lessing, N., Levi, G., Clark, M. Lindsey, Longhitano, F., Magnani, F., Majumdar, J., Malerba, L., Mamedov, F., Manczak, J., Manfreda, A., Marconi, M., Margiotta, A., Marinelli, A., Markou, C., Martin, L., Mastrodicasa, M., Mastroianni, S., Mauro, J., Miele, G., Migliozzi, P., Migneco, E., Mitsou, M. L., Mollo, C. M., Morales-Gallegos, L., Moussa, A., Mateo, I. Mozun, Muller, R., Musone, M. R., Musumeci, M., Navas, S., Nayerhoda, A., Nicolau, C. A., Nkosi, B., Fearraigh, B. O., Oliviero, V., Orlando, A., Oukacha, E., Gonzalez, D. Paesaniy J. Palacios, Papalashvili, G., Parisi, V., Gomez, E. J. Pastor, Pastore, C., Paun, A. M., Pavala, G. E., Martinez, S. Pena, Perrin-Terrin, M., Pestel, V., Pestes, R., Piattelli, P., Plavin, A., Poire, C., Popa, V., Pradier, T., Prado, J., Pulvirenti, S., Quiroz-Rangel, C. A., Randazzo, N., Razzaque, S., Rea, I. C., Real, D., Robinson, G. Riccobene. J., Romanov, A., Ros, E., Saina, A., Greus, F. Salesa, Samtleben, D. F. E., Losa, A. Sanchez, Sanfilippo, S., Sanguineti, M., Santonocito, D., Sapienza, P., Schnabel, J., Schumann, J., Schutte, H. M., Seneca, J., Sgura, I., Shanidze, R., Sharma, A., Shitov, Y., Simkovic, F., Simonelli, A., Sinopoulou, A., Spisso, B., Spurio, M., Stavropoulos, D., Stekl, I., Stellacci, S. M., Taiuti, M., Tayalati, Y., Thiersen, H., Thoudam, S., Tosta, I., Melo, e, Trocme, B., Tsourapis, V., Tudorache, A., Tzamariudaki, E., Ukleja, A., Vacheret, A., Valsecchi, V., Van Elewyck, V., Vannoye, G., Vasileiadis, G., de Sola, F. Vazquez, Veutro, A., Viola, S., Vivolo, D., van Vliet, A., de Wolf, E., Lhenry-Yvon, I., Zavatarelli, S., Zegarelli, A., Zito, D., Zornoza, J. D., Zuniga, J., and Zywucka, N.
Subjects: High Energy Physics - Experiment
Abstract: Neutrinos described as an open quantum system may interact with the environment which introduces stochastic perturbations to their quantum phase. This mechanism leads to a loss of coherence along the propagation of the neutrino $-$ a phenomenon commonly referred to as decoherence $-$ and ultimately, to a modification of the oscillation probabilities. Fluctuations in space-time, as envisaged by various theories of quantum gravity, are a potential candidate for a decoherence-inducing environment. Consequently, the search for decoherence provides a rare opportunity to investigate quantum gravitational effects which are usually beyond the reach of current experiments. In this work, quantum decoherence effects are searched for in neutrino data collected by the KM3NeT/ORCA detector from January 2020 to November 2021. The analysis focuses on atmospheric neutrinos within the energy range of a few GeV to $100\,\mathrm{GeV}$. Adopting the open quantum system framework, decoherence is described in a phenomenological manner with the strength of the effect given by the parameters $\Gamma_{21}$ and $\Gamma_{31}$. Following previous studies, a dependence of the type $\Gamma_{ij} \propto (E/E_0)^n$ on the neutrino energy is assumed and the cases $n = -2,-1$ are explored. No significant deviation with respect to the standard oscillation hypothesis is observed. Therefore, $90\,\%$ CL upper limits are estimated as $\Gamma_{21} < 4.6\cdot 10^{-21}\,$GeV and $\Gamma_{31} < 8.4\cdot 10^{-21}\,$GeV for $n = -2$, and $\Gamma_{21} < 1.9\cdot 10^{-22}\,$GeV and $\Gamma_{31} < 2.7\cdot 10^{-22}\,$GeV for $n = -1$, respectively., Comment: 17 pages, 5 figures
Published: 2024

10. Measurement of neutrino oscillation parameters with the first six detection units of KM3NeT/ORCA

Author: KM3NeT Collaboration, Aiello, S., Albert, A., Alhebsi, A. R., Alshamsi, M., Garre, S. Alves, Ambrosone, A., Ameli, F., Andre, M., Aphecetche, L., Ardid, M., Ardid, S., Atmani, H., Aublin, J., Badaracco, F., Bailly-Salins, L., Bardačová, Z., Baret, B., Bariego-Quintana, A., Becherini, Y., Bendahman, M., Benfenati, F., Benhassi, M., Bennani, M., Benoit, D. M., Berbee, E., Bertin, V., Biagi, S., Boettcher, M., Bonanno, D., Bouasla, A. B., Boumaaza, J., Bouta, M., Bouwhuis, M., Bozza, C., Bozza, R. M., Brânzaş, H., Bretaudeau, F., Breuhaus, M., Bruijn, R., Brunner, J., Bruno, R., Buis, E., Buompane, R., Busto, J., Caiffi, B., Calvo, D., Capone, A., Carenini, F., Carretero, V., Cartraud, T., Castaldi, P., Cecchini, V., Celli, S., Cerisy, L., Chabab, M., Chen, A., Cherubini, S., Chiarusi, T., Circella, M., Cocimano, R., Coelho, J. A. B., Coleiro, A., Condorelli, A., Coniglione, R., Coyle, P., Creusot, A., Cuttone, G., Dallier, R., De Benedittis, A., De Martino, B., De Wasseige, G., Decoene, V., Del Rosso, I., Di Mauro, L. S., Di Palma, I., Díaz, A. F., Diego-Tortosa, D., Distefano, C., Domi, A., Donzaud, C., Dornic, D., Drakopoulou, E., Drouhin, D., Ducoin, J. -G., Dvornický, R., Eberl, T., Eckerová, E., Eddymaoui, A., van Eeden, T., Eff, M., van Eijk, D., Bojaddaini, I. El, Hedri, S. El, Ellajosyula, V., Enzenhöfer, A., Ferrara, G., Filipović, M. D., Filippini, F., Franciotti, D., Fusco, L. A., Gagliardini, S., Gal, T., Méndez, J. García, Soto, A. Garcia, Oliver, C. Gatius, Geißelbrecht, N., Genton, E., Ghaddari, H., Gialanella, L., Gibson, B. K., Giorgio, E., Goos, I., Goswami, P., Gozzini, S. R., Gracia, R., Guidi, C., Guillon, B., Gutiérrez, M., Haack, C., van Haren, H., Heijboer, A., Hennig, L., Hernández-Rey, J. J., Ibnsalih, W. Idrissi, Illuminati, G., Joly, D., de Jong, M., de Jong, P., Jung, B. J., Kistauri, G., Kopper, C., Kouchner, A., Kovalev, Y. Y., Kueviakoe, V., Kulikovskiy, V., Kvatadze, R., Labalme, M., Lahmann, R., Lamoureux, M., Larosa, G., Lastoria, C., Lazo, A., Stum, S. Le, Lehaut, G., Lemaítre, V., Leonora, E., Lessing, N., Levi, G., Clark, M. Lindsey, Longhitano, F., Magnani, F., Majumdar, J., Malerba, L., Mamedov, F., Mańczak, J., Manfreda, A., Marconi, M., Margiotta, A., Marinelli, A., Markou, C., Martin, L., Mastrodicasa, M., Mastroianni, S., Mauro, J., Miele, G., Migliozzi, P., Migneco, E., Mitsou, M. L., Mollo, C. M., Morales-Gallegos, L., Moussa, A., Mateo, I. Mozun, Muller, R., Musone, M. R., Musumeci, M., Navas, S., Nayerhoda, A., Nicolau, C. A., Nkosi, B., Fearraigh, B. Ó, Oliviero, V., Orlando, A., Oukacha, E., Paesani, D., González, J. Palacios, Papalashvili, G., Parisi, V., Gomez, E. J. Pastor, Păun, A. M., Păvălaş, G. E., Martínez, S. Peña, Perrin-Terrin, M., Pestel, V., Pestes, R., Piattelli, P., Plavin, A., Poirè, C., Popa, V., Pradier, T., Prado, J., Pulvirenti, S., Quiroz-Rangel, C. A., Randazzo, N., Razzaque, S., Rea, I. C., Real, D., Riccobene, G., Robinson, J., Romanov, A., Ros, E., Šaina, A., Greus, F. Salesa, Samtleben, D. F. E., Losa, A. Sánchez, Sanfilippo, S., Sanguineti, M., Santonocito, D., Sapienza, P., Schnabel, J., Schumann, J., Schutte, H. M., Seneca, J., Sgura, I., Shanidze, R., Sharma, A., Shitov, Y., Šimkovic, F., Simonelli, A., Sinopoulou, A., Spisso, B., Spurio, M., Stavropoulos, D., Štekl, I., Stellacci, S. M., Taiuti, M., Tayalati, Y., Thiersen, H., Thoudam, S., Melo, I. Tosta e, Trocmé, B., Tsourapis, V., Tudorache, A., Tzamariudaki, E., Ukleja, A., Vacheret, A., Valsecchi, V., Van Elewyck, V., Vannoye, G., Vasileiadis, G., de Sola, F. Vazquez, Veutro, A., Viola, S., Vivolo, D., van Vliet, A., de Wolf, E., Yvon, I., Zavatarelli, S., Zegarelli, A., Zito, D., Zornoza, J. D., Zúñiga, J., and Zywucka, N.
Subjects: High Energy Physics - Experiment
Abstract: KM3NeT/ORCA is a water Cherenkov neutrino detector under construction and anchored at the bottom of the Mediterranean Sea. The detector is designed to study oscillations of atmospheric neutrinos and determine the neutrino mass ordering. This paper focuses on an initial configuration of ORCA, referred to as ORCA6, which comprises six out of the foreseen 115 detection units of photo-sensors. A high-purity neutrino sample was extracted, corresponding to an exposure of 433 kton-years. The sample of 5828 neutrino candidates is analysed following a binned log-likelihood method in the reconstructed energy and cosine of the zenith angle. The atmospheric oscillation parameters are measured to be $\sin^2\theta_{23}= 0.51^{+0.04}_{-0.05}$, and $ \Delta m^2_{31} = 2.18^{+0.25}_{-0.35}\times 10^{-3}~\mathrm{eV^2} \cup \{-2.25,-1.76\}\times 10^{-3}~\mathrm{eV^2}$ at 68\% CL. The inverted neutrino mass ordering hypothesis is disfavoured with a p-value of 0.25., Comment: 29 pages, 12 figures
Published: 2024

11. Search for Neutrino Emission from GRB 221009A using the KM3NeT ARCA and ORCA detectors

Author: Aiello, S., Albert, A., Alshamsi, M., Garre, S. Alves, Ambrosone, A., Ameli, F., Andre, M., Androutsou, E., Anguita, M., Aphecetche, L., Ardid, M., Ardid, S., Atmani, H., Aublin, J., Badaracco, F., Bailly-Salins, L., Bardačová, Z., Baret, B., Bariego-Quintana, A., Pree, S. Basegmez du, Becherini, Y., Bendahman, M., Benfenati, F., Benhassi, M., Benoit, D. M., Berbee, E., Bertin, V., Biagi, S., Boettcher, M., Bonanno, D., Boumaaza, J., Bouta, M., Bouwhuis, M., Bozza, C., Bozza, R. M., Brânzaş, H., Bretaudeau, F., Breuhaus, M., Bruijn, R., Brunner, J., Bruno, R., Buis, E., Buompane, R., Busto, J., Caiffi, B., Calvo, D., Campion, S., Capone, A., Carenini, F., Carretero, V., Cartraud, T., Castaldi, P., Cecchini, V., Celli, S., Cerisy, L., Chabab, M., Chadolias, M., Chen, A., Cherubini, S., Chiarusi, T., Circella, M., Cocimano, R., Coelho, J. A. B., Coleiro, A., Condorelli, A., Coniglione, R., Coyle, P., Creusot, A., Cuttone, G., Dallier, R., Darras, Y., De Benedittis, A., De Martino, B., Decoene, V., Del Burgo, R., Del Rosso, I., Di Mauro, L. S., Di Palma, I., Díaz, A. F., Diaz, C., Diego-Tortosa, D., Distefano, C., Domi, A., Donzaud, C., Dornic, D., Dörr, M., Drakopoulou, E., Drouhin, D., Ducoin, J. G., Dvornický, R., Eberl, T., Eckerová, E., Eddymaoui, A., van Eeden, T., Eff, M., van Eijk, D., Bojaddaini, I. El, Hedri, S. El, Enzenhöfer, A., Ferrara, G., Filipović, M. D., Filippini, F., Franciotti, D., Fusco, L. A., Gagliardini, S., Gal, T., Méndez, J. García, Soto, A. Garcia, Oliver, C. Gatius, Geißelbrecht, N., Ghaddari, H., Gialanella, L., Gibson, B. K., Giorgio, E., Goos, I., Goswami, P., Gozzini, S. R., Gracia, R., Graf, K., Guidi, C., Guillon, B., Gutiérrez, M., Haack, C., van Haren, H., Heijboer, A., Hekalo, A., Hennig, L., Hernández-Rey, J. J., Ibnsalih, W. Idrissi, Illuminati, G., Joly, D., de Jong, M., de Jong, P., Jung, B. J., Kalekin, O., Katz, U. F., Kharkhelauri, L., Kistauri, G., Kopper, C., Kouchner, A., Kueviakoe, V., Kulikovskiy, V., Kvatadze, R., Labalme, M., Lahmann, R., Larosa, G., Lastoria, C., Lazo, A., Stum, S. Le, Lehaut, G., Leonora, E., Lessing, N., Levi, G., Longhitano, F., Magnani, F., Majumdar, J., Malerba, L., Mamedov, F., Mańczak, J., Manfreda, A., Marconi, M., Margiotta, A., Marinelli, A., Markou, C., Martin, L., Marzaioli, F., Mastrodicasa, M., Mastroianni, S., Miccichè, S., Miele, G., Migliozzi, P., Migneco, E., Mitsou, M. L., Mollo, C. M., Morales-Gallegos, L., Moretti, G., Moussa, A., Mateo, I. Mozun, Muller, R., Musone, M. R., Musumeci, M., Navas, S., Nayerhoda, A., Nicolau, C. A., Nkosi, B., Fearraigh, B. Ó, Oliviero, V., Orlando, A., Oukacha, E., Paesani, D., González, J. Palacios, Papalashvili, G., Parisi, V., Gomez, E. J. Pastor, Păun, A. M., Păvălaş, G. E., Pelegris, I., Martínez, S. Pena, Perrin-Terrin, M., Perronnel, J., Pestel, V., Pestes, R., Piattelli, P., Poirè, C., Popa, V., Pradier, T., Prado, J., Pulvirenti, S., Quiroz-Rangel, C. A., Rahaman, U., Randazzo, N., Razzaque, S., Rea, I. C., Real, D., Riccobene, G., Robinson, J., Romanov, A., Šaina, A., Greus, F. Salesa, Samtleben, D. F. E., Losa, A. Sánchez, Sanfilippo, S., Sanguineti, M., Santonastaso, C., Santonocito, D., Sapienza, P., Schnabel, J., Schumann, J., Schutte, H. M., Seneca, J., Sennan, N., Setter, B., Sgura, I., Shanidze, R., Sharma, A., Shitov, Y., Šimkovic, F., Simonelli, A., Sinopoulou, A., Smirnov, M. V., Spisso, B., Spurio, M., Stavropoulos, D., Štekl, I., Taiuti, M., Tangorra-Cascione, R., Tayalati, Y., Thiersen, H., Melo, I. Tosta e, Tragia, E., Trocmé, B., Tsourapis, V., Tudorache, A., Tzamariudaki, E., Ukleja, A., Vacheret, A., Melchor, A. Valer, Valsecchi, V., Van Elewyck, V., Vannoye, G., Vasileiadis, G., de Sola, F. Vazquez, Veutro, A., Viola, S., Vivolo, D., Wilms, J., de Wolf, E., Yepes-Ramirez, H., Yvon, I., Zarpapis, G., Zavatarelli, S., Zegarelli, A., Zito, D., Zornoza, J. D., Zúñiga, J., and Zywucka, N.
Subjects: Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena
Abstract: Gamma-ray bursts are promising candidate sources of high-energy astrophysical neutrinos. The recent GRB 221009A event, identified as the brightest gamma-ray burst ever detected, provides a unique opportunity to investigate hadronic emissions involving neutrinos. The KM3NeT undersea neutrino detectors participated in the worldwide follow-up effort triggered by the event, searching for neutrino events. In this letter, we summarize subsequent searches, in a wide energy range from MeV up to a few PeVs. No neutrino events are found in any of the searches performed. Upper limits on the neutrino emission associated with GRB 221009A are computed., Comment: 11 pages, 2 PDF figures. Submitted to JCAP
Published: 2024

12. Astronomy potential of KM3NeT/ARCA

Author: Aiello, S., Albert, A., Alshamsi, M., Garre, S. Alves, Aly, Z., Ambrosone, A., Ameli, F., Andre, M., Androutsou, E., Anguita, M., Aphecetche, L., Ardid, M., Ardid, S., Atmani, H., Aublin, J., Badaracco, F., Bailly-Salins, L., Bardacová, Z., Baret, B., Bariego-Quintana, A., Baruzzi, A., Pree, S. Basegmez du, Becherini, Y., Bendahman, M., Benfenati, F., Benhassi, M., Benoit, D. M., Berbee, E., Bertin, V., Biagi, S., Boettcher, M., Bonanno, D., Boumaaza, J., Bouta, M., Bouwhuis, M., Bozza, C., Bozza, R. M., Brânzas, H., Bretaudeau, F., Breuhaus, M., Bruijn, R., Brunner, J., Bruno, R., Buis, E., Buompane, R., Busto, J., Caiffi, B., Calvo, D., Campion, S., Capone, A., Carenini, F., Carretero, V., Cartraud, T., Castaldi, P., Cecchini, V., Celli, S., Cerisy, L., Chabab, M., Chadolias, M., Chen, A., Cherubini, S., Chiarusi, T., Circella, M., Cocimano, R., Coelho, J. A. B., Coleiro, A., Coniglione, R., Coyle, P., Creusot, A., Cuttone, G., Dallier, R., Darras, Y., De Benedittis, A., De Martino, B., Decoene, V., Del Burgo, R., Del Rosso, I., Di Mauro, L. S., Di Palma, I., Díaz, A. F., Diaz, C., Diego-Tortosa, D., Distefano, C., Domi, A., Donzaud, C., Dornic, D., Dörr, M., Drakopoulou, E., Drouhin, D., Ducoin, J. G., Dvornický, R., Eberl, T., Eckerová, E., Eddymaoui, A., van Eeden, T., Eff, M., van Eijk, D., Bojaddaini, I. El, Hedri, S. El, Enzenhöfer, A., Ferrara, G., Filipovic, M. D., Filippini, F., Franciotti, D., Fusco, L. A., Gabriel, J., Gagliardini, S., Gal, T., Méndez, J. García, Soto, A. Garcia, Oliver, C. Gatius, Geißelbrecht, N., Ghaddari, H., Gialanella, L., Gibson, B. K., Giorgio, E., Goos, I., Goswami, P., Goupilliere, D., Gozzini, S. R., Gracia, R., Graf, K., Guidi, C., Guillon, B., Gutiérrez, M., van Haren, H., Heijboer, A., Hekalo, A., Hennig, L., Hernández-Rey, J. J., Ibnsalih, W. Idrissi, Illuminati, G., de Jong, M., de Jong, P., Jung, B. J., Kalaczynski, P., Kalekin, O., Katz, U. F., Kistauri, G., Kopper, C., Kouchner, A., Kueviakoe, V., Kulikovskiy, V., Kvatadze, R., Labalme, M., Lahmann, R., Larosa, G., Lastoria, C., Lazo, A., Stum, S. Le, Lehaut, G., Leonora, E., Lessing, N., Levi, G., Clark, M. Lindsey, Longhitano, F., Magnani, F., Majumdar, J., Malerba, L., Mamedov, F., Manczak, J., Manfreda, A., Marconi, M., Margiotta, A., Marinelli, A., Markou, C., Martin, L., Martínez-Mora, J. A., Marzaioli, F., Mastrodicasa, M., Mastroianni, S., Miccichè, S., Miele, G., Migliozzi, P., Migneco, E., Mitsou, M. L., Mollo, C. M., Morales-Gallegos, L., Morga, M., Moussa, A., Mateo, I. Mozun, Muller, R., Musone, M. R., Musumeci, M., Navas, S., Nayerhoda, A., Nicolau, C. A., Nkosi, B., Fearraigh, B. Ó, Oliviero, V., Orlando, A., Oukacha, E., Paesani, D., González, J. Palacios, Papalashvili, G., Parisi, V., Gomez, E. J. Pastor, Paun, A. M., Pavalas, G. E., Pelegris, I., Martínez, S. Peña, Perrin-Terrin, M., Perronnel, J., Pestel, V., Pestes, R., Piattelli, P., Poirè, C., Popa, V., Pradier, T., Prado, J., Pulvirenti, S., Quiroz-Rangel, C. A., Rahaman, U., Randazzo, N., Randriatoamanana, R., Razzaque, S., Rea, I. C., Real, D., Riccobene, G., Robinson, J., Romanov, A., Šaina, A., Greus, F. Salesa, Samtleben, D. F. E., Losa, A. Sánchez, Sanfilippo, S., Sanguineti, M., Santonastaso, C., Santonocito, D., Sapienza, P., Schnabel, J., Schumann, J., Schutte, H. M., Seneca, J., Sennan, N., Setter, B., Sgura, I., Shanidze, R., Sharma, A., Shitov, Y., Šimkovic, F., Simonelli, A., Sinopoulou, A., Smirnov, M. V., Spisso, B., Spurio, M., Stavropoulos, D., Štekl, I., Taiuti, M., Tayalati, Y., Thiersen, H., Melo, I. Tosta e, Tragia, E., Trocmé, B., Tsourapis, V., Tudorache, A., Tzamariudaki, E., Vacheret, A., Melchor, A. Valer, Valsecchi, V., Van Elewyck, V., Vannoye, G., Vasileiadis, G., de Sola, F. Vazquez, Verilhac, C., Veutro, A., Viola, S., Vivolo, D., Wilms, J., de Wolf, E., Yepes-Ramirez, H., Zarpapis, G., Zavatarelli, S., Zegarelli, A., Zito, D., Zornoza, J. D., Zúñiga, J., and Zywucka, N.
Subjects: Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena, Astrophysics - Instrumentation and Methods for Astrophysics
Abstract: The KM3NeT/ARCA neutrino detector is currently under construction at 3500 m depth offshore Capo Passero, Sicily, in the Mediterranean Sea. The main science objectives are the detection of high-energy cosmic neutrinos and the discovery of their sources. Simulations were conducted for the full KM3NeT/ARCA detector, instrumenting a volume of 1 km$^3$, to estimate the sensitivity and discovery potential to point-like neutrino sources and an all-sky diffuse neutrino flux. This paper covers the reconstruction of track- and shower-like signatures, as well as the criteria employed for neutrino event selection. By leveraging both the track and shower observation channels, the KM3NeT/ARCA detector demonstrates the capability to detect the diffuse astrophysical neutrino flux within half a year of operation, achieving a 5$\sigma$ statistical significance. With an angular resolution below 0.1$^\circ$ for tracks and under 2$^\circ$ for showers, the sensitivity to point-like neutrino sources surpasses existing observed limits across the entire sky., Comment: 20 pages, 30 figures, Published by EPJ-C
Published: 2024
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13. Searches for neutrino counterparts of gravitational waves from the LIGO/Virgo third observing run with KM3NeT

Author: KM3NeT Collaboration, Aiello, S., Albert, A., Garre, S. Alves, Aly, Z., Ambrosone, A., Ameli, F., Andre, M., Androutsou, E., Anguita, M., Aphecetche, L., Ardid, M., Ardid, S., Atmani, H., Aublin, J., Bailly-Salins, L., Bardačová, Z., Baret, B., Bariego-Quintana, A., Pree, S. Basegmez du, Becherini, Y., Bendahman, M., Benfenati, F., Benhassi, M., Benoit, D. M., Berbee, E., Bertin, V., Biagi, S., Boettcher, M., Bonanno, D., Boumaaza, J., Bouta, M., Bouwhuis, M., Bozza, C., Bozza, R. M., Brânzaş, H., Bretaudeau, F., Bruijn, R., Brunner, J., Bruno, R., Buis, E., Buompane, R., Busto, J., Caiffi, B., Calvo, D., Campion, S., Capone, A., Carenini, F., Carretero, V., Cartraud, T., Castaldi, P., Cecchini, V., Celli, S., Cerisy, L., Chabab, M., Chadolias, M., Chen, A., Cherubini, S., Chiarusi, T., Circella, M., Cocimano, R., Coelho, J. A. B., Coleiro, A., Coniglione, R., Coyle, P., Creusot, A., Cuttone, G., Dallier, R., Darras, Y., De Benedittis, A., De Martino, B., De Wasseige, G., Decoene, V., Del Burgo, R., Del Rosso, I., Di Cerbo, U. M., Di Mauro, L. S., Di Palma, I., Díaz, A. F., Diaz, C., Diego-Tortosa, D., Distefano, C., Domi, A., Donzaud, C., Dornic, D., Dörr, M., Drakopoulou, E., Drouhin, D., Dvornický, R., Eberl, T., Eckerová, E., Eddymaoui, A., van Eeden, T., Eff, M., van Eijk, D., Bojaddaini, I. El, Hedri, S. El, Enzenhöfer, A., Ferrara, G., Filipović, M. D., Filippini, F., Franciotti, D., Fusco, L. A., Gabriel, J., Gagliardini, S., Gal, T., Méndez, J. García, Soto, A. Garcia, Oliver, C. Gatius, Geißelbrecht, N., Ghaddari, H., Gialanella, L., Gibson, B. K., Giorgio, E., Goos, I., Goswami, P., Goupilliere, D., Gozzini, S. R., Gracia, R., Graf, K., Guidi, C., Guillon, B., Gutiérrez, M., van Haren, H., Heijboer, A., Hekalo, A., Hennig, L., Hernández-Rey, J. J., Ibnsalih, W. Idrissi, Illuminati, G., de Jong, M., de Jong, P., Jung, B. J., Kalaczyński, P., Kalekin, O., Katz, U. F., Khatun, A., Kistauri, G., Kopper, C., Kouchner, A., Kueviakoe, V., Kulikovskiy, V., Kvatadze, R., Labalme, M., Lahmann, R., Lamoureux, M., Larosa, G., Lastoria, C., Lazo, A., Stum, S. Le, Lehaut, G., Leonora, E., Lessing, N., Levi, G., Clark, M. Lindsey, Longhitano, F., Majumdar, J., Malerba, L., Mamedov, F., Mańczak, J., Manfreda, A., Marconi, M., Margiotta, A., Marinelli, A., Markou, C., Martin, L., Martínez-Mora, J. A., Marzaioli, F., Mastrodicasa, M., Mastroianni, S., Miccichè, S., Miele, G., Migliozzi, P., Migneco, E., Mitsou, M. L., Mollo, C. M., Morales-Gallegos, L., Morga, M., Moussa, A., Mateo, I. Mozun, Muller, R., Musone, M. R., Musumeci, M., Navas, S., Nayerhoda, A., Nicolau, C. A., Nkosi, B., Fearraigh, B. Ó, Oliviero, V., Orlando, A., Oukacha, E., Paesani, D., González, J. Palacios, Papalashvili, G., Parisi, V., Gomez, E. J. Pastor, Păun, A. M., Păvălaş, G. E., Martínez, S. Peña, Perrin-Terrin, M., Perronnel, J., Pestel, V., Pestes, R., Piattelli, P., Poirè, C., Popa, V., Pradier, T., Prado, J., Pulvirenti, S., Quéméner, G., Quiroz-Rangel, C. A., Rahaman, U., Randazzo, N., Randriatoamanana, R., Razzaque, S., Rea, I. C., Real, D., Riccobene, G., Robinson, J., Romanov, A., Šaina, A., Greus, F. Salesa, Samtleben, D. F. E., Losa, A. Sánchez, Sanfilippo, S., Sanguineti, M., Santonastaso, C., Santonocito, D., Sapienza, P., Schnabel, J., Schumann, J., Schutte, H. M., Seneca, J., Sennan, N., Setter, B., Sgura, I., Shanidze, R., Sharma, A., Shitov, Y., Šimkovic, F., Simonelli, A., Sinopoulou, A., Smirnov, M. V., Spisso, B., Spurio, M., Stavropoulos, D., Štekl, I., Taiuti, M., Tayalati, Y., Thiersen, H., Melo, I. Tosta e, Tragia, E., Trocmé, B., Tsourapis, V., Tzamariudaki, E., Vacheret, A., Melchor, A. Valer, Valsecchi, V., Van Elewyck, V., Vannoye, G., Vasileiadis, G., de Sola, F. Vazquez, Verilhac, C., Veutro, A., Viola, S., Vivolo, D., Wilms, J., de Wolf, E., Yepes-Ramirez, H., Zarpapis, G., Zavatarelli, S., Zegarelli, A., Zito, D., Zornoza, J. D., Zúñiga, J., and Zywucka, N.
Subjects: Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena, General Relativity and Quantum Cosmology
Abstract: The KM3NeT neutrino telescope is currently being deployed at two different sites in the Mediterranean Sea. First searches for astrophysical neutrinos have been performed using data taken with the partial detector configuration already in operation. The paper presents the results of two independent searches for neutrinos from compact binary mergers detected during the third observing run of the LIGO and Virgo gravitational wave interferometers. The first search looks for a global increase in the detector counting rates that could be associated with inverse beta decay events generated by MeV-scale electron anti-neutrinos. The second one focuses on upgoing track-like events mainly induced by muon (anti-)neutrinos in the GeV--TeV energy range. Both searches yield no significant excess for the sources in the gravitational wave catalogs. For each source, upper limits on the neutrino flux and on the total energy emitted in neutrinos in the respective energy ranges have been set. Stacking analyses of binary black hole mergers and neutron star-black hole mergers have also been performed to constrain the characteristic neutrino emission from these categories., Comment: 19 pages, 11 figures
Published: 2023
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14. Radio Measurements of the Depth of Air-Shower Maximum at the Pierre Auger Observatory

Author: The Pierre Auger Collaboration, Halim, A. Abdul, Abreu, P., Aglietta, M., Allekotte, I., Cheminant, K. Almeida, Almela, A., Aloisio, R., Alvarez-Muñiz, J., Yebra, J. Ammerman, Anastasi, G. A., Anchordoqui, L., Andrada, B., Andringa, S., Anukriti, Apollonio, L., Aramo, C., Ferreira, P. R. Araújo, Arnone, E., Velázquez, J. C. Arteaga, Assis, P., Avila, G., Avocone, E., Bakalova, A., Barbato, F., Mocellin, A. Bartz, Bellido, J. A., Berat, C., Bertaina, M. E., Bhatta, G., Bianciotto, M., Biermann, P. L., Binet, V., Bismark, K., Bister, T., Biteau, J., Blazek, J., Bleve, C., Blümer, J., Boháčová, M., Boncioli, D., Bonifazi, C., Arbeletche, L. Bonneau, Borodai, N., Brack, J., Orchera, P. G. Brichetto, Briechle, F. L., Bueno, A., Buitink, S., Buscemi, M., Büsken, M., Bwembya, A., Caballero-Mora, K. S., Cabana-Freire, S., Caccianiga, L., Caruso, R., Castellina, A., Catalani, F., Cataldi, G., Cazon, L., Cerda, M., Cermenati, A., Chinellato, J. A., Chudoba, J., Chytka, L., Clay, R. W., Cerutti, A. C. Cobos, Colalillo, R., Coleman, A., Coluccia, M. R., Conceição, R., Condorelli, A., Consolati, G., Conte, M., Convenga, F., Santos, D. Correia dos, Costa, P. J., Covault, C. E., Cristinziani, M., Sanchez, C. S. Cruz, Dasso, S., Daumiller, K., Dawson, B. R., de Almeida, R. M., de Jesús, J., de Jong, S. J., Neto, J. R. T. de Mello, De Mitri, I., de Oliveira, J., Franco, D. de Oliveira, de Palma, F., de Souza, V., de Errico, B. P. de Souza, De Vito, E., Del Popolo, A., Deligny, O., Denner, N., Deval, L., di Matteo, A., Dobre, M., Dobrigkeit, C., D'Olivo, J. C., Mendes, L. M. Domingues, Dorosti, Q., Anjos, J. C. dos, Anjos, R. C. dos, Ebr, J., Ellwanger, F., Emam, M., Engel, R., Epicoco, I., Erdmann, M., Etchegoyen, A., Evoli, C., Falcke, H., Farmer, J., Farrar, G., Fauth, A. C., Fazzini, N., Feldbusch, F., Fenu, F., Fernandes, A., Fick, B., Figueira, J. M., Filipčič, A., Fitoussi, T., Flaggs, B., Fodran, T., Fujii, T., Fuster, A., Galea, C., Galelli, C., García, B., Gaudu, C., Gemmeke, H., Gesualdi, F., Gherghel-Lascu, A., Ghia, P. L., Giaccari, U., Glombitza, J., Gobbi, F., Gollan, F., Golup, G., Berisso, M. Gómez, Vitale, P. F. Gómez, Gongora, J. P., González, J. M., González, N., Goos, I., Góra, D., Gorgi, A., Gottowik, M., Grubb, T. D., Guarino, F., Guedes, G. P., Guido, E., Gülzow, L., Hahn, S., Hamal, P., Hampel, M. R., Hansen, P., Harari, D., Harvey, V. M., Haungs, A., Hebbeker, T., Hojvat, C., Hörandel, J. R., Horvath, P., Hrabovský, M., Huege, T., Insolia, A., Isar, P. G., Janecek, P., Jilek, V., Johnsen, J. A., Jurysek, J., Kampert, K. -H., Keilhauer, B., Khakurdikar, A., Covilakam, V. V. Kizakke, Klages, H. O., Kleifges, M., Knapp, F., Köhler, J., Kunka, N., Lago, B. L., Langner, N., de Oliveira, M. A. Leigui, Lema-Capeans, Y., Letessier-Selvon, A., Lhenry-Yvon, I., Lopes, L., Lu, L., Luce, Q., Lundquist, J. P., Payeras, A. Machado, Majercakova, M., Mandat, D., Manning, B. C., Mantsch, P., Marafico, S., Mariani, F. M., Mariazzi, A. G., Mariş, I. C., Marsella, G., Martello, D., Martinelli, S., Bravo, O. Martínez, Martins, M. A., Mathes, H. -J., Matthews, J., Matthiae, G., Mayotte, E., Mayotte, S., Mazur, P. O., Medina-Tanco, G., Meinert, J., Melo, D., Menshikov, A., Merx, C., Michal, S., Micheletti, M. I., Miramonti, L., Mollerach, S., Montanet, F., Morejon, L., Morello, C., Mulrey, K., Mussa, R., Namasaka, W. M., Negi, S., Nellen, L., Nguyen, K., Nicora, G., Niechciol, M., Nitz, D., Nosek, D., Novotny, V., Nožka, L., Nucita, A., Núñez, L. A., Oliveira, C., Palatka, M., Pallotta, J., Panja, S., Parente, G., Paulsen, T., Pawlowsky, J., Pech, M., Pękala, J., Pelayo, R., Pereira, L. A. S., Martins, E. E. Pereira, Armand, J. Perez, Bertolli, C. Pérez, Perrone, L., Petrera, S., Petrucci, C., Pierog, T., Pimenta, M., Platino, M., Pont, B., Pothast, M., Shahvar, M. Pourmohammad, Privitera, P., Prouza, M., Puyleart, A., Querchfeld, S., Rautenberg, J., Ravignani, D., Akim, J. V. Reginatto, Reininghaus, M., Ridky, J., Riehn, F., Risse, M., Rizi, V., de Carvalho, W. Rodrigues, Rodriguez, E., Rojo, J. Rodriguez, Roncoroni, M. J., Rossoni, S., Roth, M., Roulet, E., Rovero, A. C., Ruehl, P., Saftoiu, A., Saharan, M., Salamida, F., Salazar, H., Salina, G., Gomez, J. D. Sanabria, Sánchez, F., Santos, E. M., Santos, E., Sarazin, F., Sarmento, R., Sato, R., Savina, P., Schäfer, C. M., Scherini, V., Schieler, H., Schimassek, M., Schimp, M., Schmidt, D., Scholten, O., Schoorlemmer, H., Schovánek, P., Schröder, F. G., Schulte, J., Schulz, T., Sciutto, S. J., Scornavacche, M., Segreto, A., Sehgal, S., Shivashankara, S. U., Sigl, G., Silli, G., Sima, O., Simkova, K., Simon, F., Smau, R., Šmída, R., Sommers, P., Soriano, J. F., Squartini, R., Stadelmaier, M., Stanič, S., Stasielak, J., Stassi, P., Strähnz, S., Straub, M., Suomijärvi, T., Supanitsky, A. D., Svozilikova, Z., Szadkowski, Z., Tairli, F., Tapia, A., Taricco, C., Timmermans, C., Tkachenko, O., Tobiska, P., Peixoto, C. J. Todero, Tomé, B., Torrès, Z., Travaini, A., Travnicek, P., Trimarelli, C., Tueros, M., Unger, M., Vaclavek, L., Vacula, M., Galicia, J. F. Valdés, Valore, L., Varela, E., Vásquez-Ramírez, A., Veberič, D., Ventura, C., Quispe, I. D. Vergara, Verzi, V., Vicha, J., Vink, J., Vorobiov, S., Watanabe, C., Watson, A. A., Weindl, A., Wiencke, L., Wilczyński, H., Wittkowski, D., Wundheiler, B., Yue, B., Yushkov, A., Zapparrata, O., Zas, E., Zavrtanik, D., and Zavrtanik, M.
Subjects: Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena, Astrophysics - Instrumentation and Methods for Astrophysics
Abstract: The Auger Engineering Radio Array (AERA), part of the Pierre Auger Observatory, is currently the largest array of radio antenna stations deployed for the detection of cosmic rays, spanning an area of $17$ km$^2$ with 153 radio stations. It detects the radio emission of extensive air showers produced by cosmic rays in the $30-80$ MHz band. Here, we report the AERA measurements of the depth of the shower maximum ($X_\text{max}$), a probe for mass composition, at cosmic-ray energies between $10^{17.5}$ to $10^{18.8}$ eV, which show agreement with earlier measurements with the fluorescence technique at the Pierre Auger Observatory. We show advancements in the method for radio $X_\text{max}$ reconstruction by comparison to dedicated sets of CORSIKA/CoREAS air-shower simulations, including steps of reconstruction-bias identification and correction, which is of particular importance for irregular or sparse radio arrays. Using the largest set of radio air-shower measurements to date, we show the radio $X_\text{max}$ resolution as a function of energy, reaching a resolution better than $15$ g cm$^{-2}$ at the highest energies, demonstrating that radio $X_\text{max}$ measurements are competitive with the established high-precision fluorescence technique. In addition, we developed a procedure for performing an extensive data-driven study of systematic uncertainties, including the effects of acceptance bias, reconstruction bias, and the investigation of possible residual biases. These results have been cross-checked with air showers measured independently with both the radio and fluorescence techniques, a setup unique to the Pierre Auger Observatory., Comment: Submitted to Phys. Rev. D
Published: 2023

15. Demonstrating Agreement between Radio and Fluorescence Measurements of the Depth of Maximum of Extensive Air Showers at the Pierre Auger Observatory

Author: The Pierre Auger Collaboration, Halim, A. Abdul, Abreu, P., Aglietta, M., Allekotte, I., Cheminant, K. Almeida, Almela, A., Aloisio, R., Alvarez-Muñiz, J., Yebra, J. Ammerman, Anastasi, G. A., Anchordoqui, L., Andrada, B., Andringa, S., Anukriti, Apollonio, L., Aramo, C., Ferreira, P. R. Araújo, Arnone, E., Velázquez, J. C. Arteaga, Assis, P., Avila, G., Avocone, E., Bakalova, A., Barbato, F., Mocellin, A. Bartz, Bellido, J. A., Berat, C., Bertaina, M. E., Bhatta, G., Bianciotto, M., Biermann, P. L., Binet, V., Bismark, K., Bister, T., Biteau, J., Blazek, J., Bleve, C., Blümer, J., Boháčová, M., Boncioli, D., Bonifazi, C., Arbeletche, L. Bonneau, Borodai, N., Brack, J., Orchera, P. G. Brichetto, Briechle, F. L., Bueno, A., Buitink, S., Buscemi, M., Büsken, M., Bwembya, A., Caballero-Mora, K. S., Cabana-Freire, S., Caccianiga, L., Caruso, R., Castellina, A., Catalani, F., Cataldi, G., Cazon, L., Cerda, M., Cermenati, A., Chinellato, J. A., Chudoba, J., Chytka, L., Clay, R. W., Cerutti, A. C. Cobos, Colalillo, R., Coleman, A., Coluccia, M. R., Conceição, R., Condorelli, A., Consolati, G., Conte, M., Convenga, F., Santos, D. Correia dos, Costa, P. J., Covault, C. E., Cristinziani, M., Sanchez, C. S. Cruz, Dasso, S., Daumiller, K., Dawson, B. R., de Almeida, R. M., de Jesús, J., de Jong, S. J., Neto, J. R. T. de Mello, De Mitri, I., de Oliveira, J., Franco, D. de Oliveira, de Palma, F., de Souza, V., de Errico, B. P. de Souza, De Vito, E., Del Popolo, A., Deligny, O., Denner, N., Deval, L., di Matteo, A., Dobre, M., Dobrigkeit, C., D'Olivo, J. C., Mendes, L. M. Domingues, Dorosti, Q., Anjos, J. C. dos, Anjos, R. C. dos, Ebr, J., Ellwanger, F., Emam, M., Engel, R., Epicoco, I., Erdmann, M., Etchegoyen, A., Evoli, C., Falcke, H., Farmer, J., Farrar, G., Fauth, A. C., Fazzini, N., Feldbusch, F., Fenu, F., Fernandes, A., Fick, B., Figueira, J. M., Filipčič, A., Fitoussi, T., Flaggs, B., Fodran, T., Fujii, T., Fuster, A., Galea, C., Galelli, C., García, B., Gaudu, C., Gemmeke, H., Gesualdi, F., Gherghel-Lascu, A., Ghia, P. L., Giaccari, U., Glombitza, J., Gobbi, F., Gollan, F., Golup, G., Berisso, M. Gómez, Vitale, P. F. Gómez, Gongora, J. P., González, J. M., González, N., Goos, I., Góra, D., Gorgi, A., Gottowik, M., Grubb, T. D., Guarino, F., Guedes, G. P., Guido, E., Gülzow, L., Hahn, S., Hamal, P., Hampel, M. R., Hansen, P., Harari, D., Harvey, V. M., Haungs, A., Hebbeker, T., Hojvat, C., Hörandel, J. R., Horvath, P., Hrabovský, M., Huege, T., Insolia, A., Isar, P. G., Janecek, P., Jilek, V., Johnsen, J. A., Jurysek, J., Kampert, K. -H., Keilhauer, B., Khakurdikar, A., Covilakam, V. V. Kizakke, Klages, H. O., Kleifges, M., Knapp, F., Köhler, J., Kunka, N., Lago, B. L., Langner, N., de Oliveira, M. A. Leigui, Lema-Capeans, Y., Letessier-Selvon, A., Lhenry-Yvon, I., Lopes, L., Lu, L., Luce, Q., Lundquist, J. P., Payeras, A. Machado, Majercakova, M., Mandat, D., Manning, B. C., Mantsch, P., Marafico, S., Mariani, F. M., Mariazzi, A. G., Mariş, I. C., Marsella, G., Martello, D., Martinelli, S., Bravo, O. Martínez, Martins, M. A., Mathes, H. -J., Matthews, J., Matthiae, G., Mayotte, E., Mayotte, S., Mazur, P. O., Medina-Tanco, G., Meinert, J., Melo, D., Menshikov, A., Merx, C., Michal, S., Micheletti, M. I., Miramonti, L., Mollerach, S., Montanet, F., Morejon, L., Morello, C., Mulrey, K., Mussa, R., Namasaka, W. M., Negi, S., Nellen, L., Nguyen, K., Nicora, G., Niechciol, M., Nitz, D., Nosek, D., Novotny, V., Nožka, L., Nucita, A., Núñez, L. A., Oliveira, C., Palatka, M., Pallotta, J., Panja, S., Parente, G., Paulsen, T., Pawlowsky, J., Pech, M., Pękala, J., Pelayo, R., Pereira, L. A. S., Martins, E. E. Pereira, Armand, J. Perez, Bertolli, C. Pérez, Perrone, L., Petrera, S., Petrucci, C., Pierog, T., Pimenta, M., Platino, M., Pont, B., Pothast, M., Shahvar, M. Pourmohammad, Privitera, P., Prouza, M., Puyleart, A., Querchfeld, S., Rautenberg, J., Ravignani, D., Akim, J. V. Reginatto, Reininghaus, M., Ridky, J., Riehn, F., Risse, M., Rizi, V., de Carvalho, W. Rodrigues, Rodriguez, E., Rojo, J. Rodriguez, Roncoroni, M. J., Rossoni, S., Roth, M., Roulet, E., Rovero, A. C., Ruehl, P., Saftoiu, A., Saharan, M., Salamida, F., Salazar, H., Salina, G., Gomez, J. D. Sanabria, Sánchez, F., Santos, E. M., Santos, E., Sarazin, F., Sarmento, R., Sato, R., Savina, P., Schäfer, C. M., Scherini, V., Schieler, H., Schimassek, M., Schimp, M., Schmidt, D., Scholten, O., Schoorlemmer, H., Schovánek, P., Schröder, F. G., Schulte, J., Schulz, T., Sciutto, S. J., Scornavacche, M., Segreto, A., Sehgal, S., Shivashankara, S. U., Sigl, G., Silli, G., Sima, O., Simkova, K., Simon, F., Smau, R., Šmída, R., Sommers, P., Soriano, J. F., Squartini, R., Stadelmaier, M., Stanič, S., Stasielak, J., Stassi, P., Strähnz, S., Straub, M., Suomijärvi, T., Supanitsky, A. D., Svozilikova, Z., Szadkowski, Z., Tairli, F., Tapia, A., Taricco, C., Timmermans, C., Tkachenko, O., Tobiska, P., Peixoto, C. J. Todero, Tomé, B., Torrès, Z., Travaini, A., Travnicek, P., Trimarelli, C., Tueros, M., Unger, M., Vaclavek, L., Vacula, M., Galicia, J. F. Valdés, Valore, L., Varela, E., Vásquez-Ramírez, A., Veberič, D., Ventura, C., Quispe, I. D. Vergara, Verzi, V., Vicha, J., Vink, J., Vorobiov, S., Watanabe, C., Watson, A. A., Weindl, A., Wiencke, L., Wilczyński, H., Wittkowski, D., Wundheiler, B., Yue, B., Yushkov, A., Zapparrata, O., Zas, E., Zavrtanik, D., and Zavrtanik, M.
Subjects: Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena, Astrophysics - Instrumentation and Methods for Astrophysics
Abstract: We show, for the first time, radio measurements of the depth of shower maximum ($X_\text{max}$) of air showers induced by cosmic rays that are compared to measurements of the established fluorescence method at the same location. Using measurements at the Pierre Auger Observatory we show full compatibility between our radio and the previously published fluorescence data set, and between a subset of air showers observed simultaneously with both radio and fluorescence techniques, a measurement setup unique to the Pierre Auger Observatory. Furthermore, we show radio $X_\text{max}$ resolution as a function of energy and demonstrate the ability to make competitive high-resolution $X_\text{max}$ measurements with even a sparse radio array. With this, we show that the radio technique is capable of cosmic-ray mass composition studies, both at Auger and at other experiments., Comment: Submitted to Phys. Rev. Lett
Published: 2023

16. Ground observations of a space laser for the assessment of its in-orbit performance

Author: The Pierre Auger Collaboration, Lux, O., Krisch, I., Reitebuch, O., Huber, D., Wernham, D., Parrinello, T., Halim, A. Abdul, Abreu, P., Aglietta, M., Allekotte, I., Cheminant, K. Almeida, Almela, A., Aloisio, R., Alvarez-Muñiz, J., Yebra, J. Ammerman, Anastasi, G. A., Anchordoqui, L., Andrada, B., Andringa, S., Anukriti, Apollonio, L., Aramo, C., Ferreira, P. R. Araújo, Arnone, E., Velázquez, J. C. Arteaga, Assis, P., Avila, G., Avocone, E., Badescu, A. M., Bakalova, A., Barbato, F., Mocellin, A. Bartz, Bellido, J. A., Berat, C., Bertaina, M. E., Bhatta, G., Bianciotto, M., Biermann, P. L., Binet, V., Bismark, K., Bister, T., Biteau, J., Blazek, J., Bleve, C., Blümer, J., Boháčová, M., Boncioli, D., Bonifazi, C., Arbeletche, L. Bonneau, Borodai, N., Brack, J., Orchera, P. G. Brichetto, Briechle, F. L., Bueno, A., Buitink, S., Buscemi, M., Bwembya, A., Büsken, M., Caballero-Mora, K. S., Cabana-Freire, S., Caccianiga, L., Caruso, R., Castellina, A., Catalani, F., Cataldi, G., Cazon, L., Cerda, M., Cermenati, A., Chinellato, J. A., Chudoba, J., Chytka, L., Clay, R. W., Cerutti, A. C. Cobos, Colalillo, R., Coleman, A., Coluccia, M. R., Conceição, R., Condorelli, A., Consolati, G., Conte, M., Convenga, F., Santos, D. Correia dos, Costa, P. J., Covault, C. E., Cristinziani, M., Sanchez, C. S. Cruz, Dasso, S., Daumiller, K., Dawson, B. R., de Almeida, R. M., de Jesús, J., de Jong, S. J., Neto, J. R. T. de Mello, De Mitri, I., de Oliveira, J., Franco, D. de Oliveira, de Palma, F., de Souza, V., de Errico, B. P. de Souza, De Vito, E., Del Popolo, A., Deligny, O., Denner, N., Deval, L., di Matteo, A., Dobre, M., Dobrigkeit, C., D'Olivo, J. C., Mendes, L. M. Domingues, Dorosti, Q., Anjos, J. C. dos, Anjos, R. C. dos, Ebr, J., Ellwanger, F., Emam, M., Engel, R., Epicoco, I., Erdmann, M., Etchegoyen, A., Evoli, C., Falcke, H., Farmer, J., Farrar, G., Fauth, A. C., Fazzini, N., Feldbusch, F., Fenu, F., Fernandes, A., Fick, B., Figueira, J. M., Filipčič, A., Fitoussi, T., Flaggs, B., Fodran, T., Fujii, T., Fuster, A., Galea, C., Galelli, C., García, B., Gaudu, C., Gemmeke, H., Gesualdi, F., Gherghel-Lascu, A., Ghia, P. L., Giaccari, U., Glombitza, J., Gobbi, F., Gollan, F., Golup, G., Gongora, J. P., González, J. M., González, N., Goos, I., Gorgi, A., Gottowik, M., Grubb, T. D., Guarino, F., Guedes, G. P., Guido, E., Berisso, M. Gómez, Vitale, P. F. Gómez, Góra, D., Gülzow, L., Hahn, S., Hamal, P., Hampel, M. R., Hansen, P., Harari, D., Harvey, V. M., Haungs, A., Hebbeker, T., Hojvat, C., Horvath, P., Hrabovský, M., Huege, T., Hörandel, J. R., Insolia, A., Isar, P. G., Janecek, P., Johnsen, J. A., Jurysek, J., Kampert, K. H., Keilhauer, B., Khakurdikar, A., Covilakam, V. V. Kizakke, Klages, H. O., Kleifges, M., Knapp, F., Kunka, N., Köhler, J., Lago, B. L., Langner, N., de Oliveira, M. A. Leigui, Lema-Capeans, Y., Letessier-Selvon, A., Lhenry-Yvon, I., Lopes, L., Lu, L., Luce, Q., Lundquist, J. P., Payeras, A. Machado, Majercakova, M., Mandat, D., Manning, B. C., Mantsch, P., Marafico, S., Mariani, F. M., Mariazzi, A. G., Mariş, I. C., Marsella, G., Martello, D., Martinelli, S., Martins, M. A., Bravo, O. Martínez, Mathes, H. J., Matthews, J., Matthiae, G., Mayotte, E., Mayotte, S., Mazur, P. O., Medina-Tanco, G., Meinert, J., Melo, D., Menshikov, A., Merx, C., Michal, S., Micheletti, M. I., Miramonti, L., Mollerach, S., Montanet, F., Morejon, L., Morello, C., Mulrey, K., Mussa, R., Namasaka, W. M., Negi, S., Nellen, L., Nguyen, K., Nicora, G., Niechciol, M., Nitz, D., Nosek, D., Novotny, V., Nožka, L., Nucita, A., Núñez, L. A., Oliveira, C., Palatka, M., Pallotta, J., Panja, S., Parente, G., Paulsen, T., Pawlowsky, J., Pech, M., Pelayo, R., Pereira, L. A. S., Martins, E. E. Pereira, Armand, J. Perez, Perrone, L., Petrera, S., Petrucci, C., Pierog, T., Pimenta, M., Platino, M., Pont, B., Pothast, M., Shahvar, M. Pourmohammad, Privitera, P., Prouza, M., Puyleart, A., Bertolli, C. Pérez, Pękala, J., Querchfeld, S., Rautenberg, J., Ravignani, D., Akim, J. V. Reginatto, Reininghaus, M., Ridky, J., Riehn, F., Risse, M., Rizi, V., de Carvalho, W. Rodrigues, Rodriguez, E., Rojo, J. Rodriguez, Roncoroni, M. J., Rossoni, S., Roth, M., Roulet, E., Rovero, A. C., Ruehl, P., Saftoiu, A., Saharan, M., Salamida, F., Salazar, H., Salina, G., Gomez, J. D. Sanabria, Santos, E. M., Santos, E., Sarazin, F., Sarmento, R., Sato, R., Savina, P., Scherini, V., Schieler, H., Schimassek, M., Schimp, M., Schmidt, D., Scholten, O., Schoorlemmer, H., Schovánek, P., Schröder, F. G., Schulte, J., Schulz, T., Schäfer, C. M., Sciutto, S. J., Scornavacche, M., Segreto, A., Sehgal, S., Shivashankara, S. U., Sigl, G., Silli, G., Sima, O., Simkova, K., Simon, F., Smau, R., Šmída, R., Sommers, P., Soriano, J. F., Squartini, R., Stadelmaier, M., Stanič, S., Stasielak, J., Stassi, P., Straub, M., Strähnz, S., Suomijärvi, T., Supanitsky, A. D., Svozilikova, Z., Szadkowski, Z., Sánchez, F., Tairli, F., Tapia, A., Taricco, C., Timmermans, C., Tkachenko, O., Tobiska, P., Peixoto, C. J. Todero, Tomé, B., Torrès, Z., Travaini, A., Travnicek, P., Trimarelli, C., Tueros, M., Unger, M., Vaclavek, L., Vacula, M., Galicia, J. F. Valdés, Valore, L., Varela, E., Veberič, D., Ventura, C., Quispe, I. D. Vergara, Verzi, V., Vicha, J., Vink, J., Vlastimil, J., Vorobiov, S., Vásquez-Ramírez, A., Watanabe, C., Watson, A. A., Weindl, A., Wiencke, L., Wilczyński, H., Wittkowski, D., Wundheiler, B., Yue, B., Yushkov, A., Zapparrata, O., Zas, E., Zavrtanik, D., and Zavrtanik, M.
Subjects: Astrophysics - Instrumentation and Methods for Astrophysics, Physics - Atmospheric and Oceanic Physics, Physics - Optics
Abstract: The wind mission Aeolus of the European Space Agency was a groundbreaking achievement for Earth observation. Between 2018 and 2023, the space-borne lidar instrument ALADIN onboard the Aeolus satellite measured atmospheric wind profiles with global coverage which contributed to improving the accuracy of numerical weather prediction. The precision of the wind observations, however, declined over the course of the mission due to a progressive loss of the atmospheric backscatter signal. The analysis of the root cause was supported by the Pierre Auger Observatory in Argentina whose fluorescence detector registered the ultraviolet laser pulses emitted from the instrument in space, thereby offering an estimation of the laser energy at the exit of the instrument for several days in 2019, 2020 and 2021. The reconstruction of the laser beam not only allowed for an independent assessment of the Aeolus performance, but also helped to improve the accuracy in the determination of the laser beam's ground track on single pulse level. The results presented in this paper set a precedent for the monitoring of space lasers by ground-based telescopes and open new possibilities for the calibration of cosmic-ray observatories., Comment: 10 pages, 10 figures
Published: 2023

17. AugerPrime Surface Detector Electronics

Author: The Pierre Auger Collaboration, Halim, A. Abdul, Abreu, P., Aglietta, M., Allekotte, I., Cheminant, K. Almeida, Almela, A., Aloisio, R., Alvarez-Muñiz, J., Yebra, J. Ammerman, Anastasi, G. A., Anchordoqui, L., Andrada, B., Andringa, S., Anukriti, Aramo, C., Ferreira, P. R. Araújo, Arnone, E., Velázquez, J. C. Arteaga, Assis, P., Avila, G., Avocone, E., Badescu, A. M., Bakalova, A., Barbato, F., Mocellin, A. Bartz, Bellido, J. A., Berat, C., Bertaina, M. E., Bhatta, G., Bianciotto, M., Biermann, P. L., Binet, V., Bismark, K., Bister, T., Biteau, J., Blazek, J., Bleve, C., Blümer, J., Boháčová, M., Boncioli, D., Bonifazi, C., Arbeletche, L. Bonneau, Borodai, N., Brack, J., Orchera, P. G. Brichetto, Briechle, F. L., Bueno, A., Buitink, S., Buscemi, M., Bwembya, A., Büsken, M., Caballero-Mora, K. S., Cabana-Freire, S., Caccianiga, L., Caruso, R., Castellina, A., Catalani, F., Cataldi, G., Cazon, L., Cerda, M., Cermenati, A., Chinellato, J. A., Chudoba, J., Chytka, L., Clay, R. W., Cerutti, A. C. Cobos, Colalillo, R., Coleman, A., Coluccia, M. R., Conceição, R., Condorelli, A., Consolati, G., Conte, M., Convenga, F., Santos, D. Correia dos, Costa, P. J., Covault, C. E., Cristinziani, M., Sanchez, C. S. Cruz, Dasso, S., Daumiller, K., Dawson, B. R., de Almeida, R. M., de Jesús, J., de Jong, S. J., Neto, J. R. T. de Mello, De Mitri, I., de Oliveira, J., Franco, D. de Oliveira, de Palma, F., de Souza, V., de Errico, B. P. de Souza, De Vito, E., Del Popolo, A., Deligny, O., Denner, N., Deval, L., di Matteo, A., Dobre, M., Dobrigkeit, C., D'Olivo, J. C., Mendes, L. M. Domingues, Anjos, J. C. dos, Anjos, R. C. dos, Ebr, J., Ellwanger, F., Emam, M., Engel, R., Epicoco, I., Erdmann, M., Etchegoyen, A., Evoli, C., Falcke, H., Farmer, J., Farrar, G., Fauth, A. C., Fazzini, N., Feldbusch, F., Fenu, F., Fernandes, A., Fick, B., Figueira, J. M., Filipčič, A., Fitoussi, T., Flaggs, B., Fodran, T., Fujii, T., Fuster, A., Galea, C., Galelli, C., García, B., Gaudu, C., Gemmeke, H., Gesualdi, F., Gherghel-Lascu, A., Ghia, P. L., Giaccari, U., Glombitza, J., Gobbi, F., Gollan, F., Golup, G., Gongora, J. P., González, J. M., González, N., Goos, I., Gorgi, A., Gottowik, M., Grubb, T. D., Guarino, F., Guedes, G. P., Guido, E., Berisso, M. Gómez, Vitale, P. F. Gómez, Góra, D., Hahn, S., Hamal, P., Hampel, M. R., Hansen, P., Harari, D., Harvey, V. M., Haungs, A., Hebbeker, T., Hojvat, C., Horvath, P., Hrabovský, M., Huege, T., Hörandel, J. R., Insolia, A., Isar, P. G., Janecek, P., Johnsen, J. A., Jurysek, J., Kampert, K. H., Keilhauer, B., Khakurdikar, A., Covilakam, V. V. Kizakke, Klages, H. O., Kleifges, M., Knapp, F., Kunka, N., Lago, B. L., Langner, N., de Oliveira, M. A. Leigui, Lema-Capeans, Y., Letessier-Selvon, A., Lhenry-Yvon, I., Lopes, L., Lu, L., Luce, Q., Lundquist, J. P., Payeras, A. Machado, Majercakova, M., Mandat, D., Manning, B. C., Mantsch, P., Marafico, S., Mariani, F. M., Mariazzi, A. G., Mariş, I. C., Marsella, G., Martello, D., Martinelli, S., Martins, M. A., Bravo, O. Martínez, Mathes, H. J., Matthews, J., Matthiae, G., Mayotte, E., Mayotte, S., Mazur, P. O., Medina-Tanco, G., Meinert, J., Melo, D., Menshikov, A., Merx, C., Michal, S., Micheletti, M. I., Miramonti, L., Mollerach, S., Montanet, F., Morejon, L., Morello, C., Mulrey, K., Mussa, R., Namasaka, W. M., Negi, S., Nellen, L., Nguyen, K., Nicora, G., Niechciol, M., Nitz, D., Nosek, D., Novotny, V., Nožka, L., Nucita, A., Núñez, L. A., Oliveira, C., Palatka, M., Pallotta, J., Panja, S., Parente, G., Paulsen, T., Pawlowsky, J., Pech, M., Pelayo, R., Pereira, L. A. S., Martins, E. E. Pereira, Armand, J. Perez, Perrone, L., Petrera, S., Petrucci, C., Pierog, T., Pimenta, M., Platino, M., Pont, B., Pothast, M., Shahvar, M. Pourmohammad, Privitera, P., Prouza, M., Puyleart, A., Bertolli, C. Pérez, Pękala, J., Querchfeld, S., Rautenberg, J., Ravignani, D., Akim, J. V. Reginatto, Reininghaus, M., Ridky, J., Riehn, F., Risse, M., Rizi, V., de Carvalho, W. Rodrigues, Rodriguez, E., Rojo, J. Rodriguez, Roncoroni, M. J., Rossoni, S., Roth, M., Roulet, E., Rovero, A. C., Ruehl, P., Saftoiu, A., Saharan, M., Salamida, F., Salazar, H., Salina, G., Gomez, J. D. Sanabria, Santos, E. M., Santos, E., Sarazin, F., Sarmento, R., Sato, R., Savina, P., Scherini, V., Schieler, H., Schimassek, M., Schimp, M., Schmidt, D., Scholten, O., Schoorlemmer, H., Schovánek, P., Schröder, F. G., Schulte, J., Schulz, T., Schäfer, C. M., Sciutto, S. J., Scornavacche, M., Segreto, A., Sehgal, S., Shivashankara, S. U., Sigl, G., Silli, G., Sima, O., Simon, F., Smau, R., Sommers, P., Soriano, J. F., Squartini, R., Stadelmaier, M., Stanič, S., Stasielak, J., Stassi, P., Straub, M., Strähnz, S., Suomijärvi, T., Supanitsky, A. D., Svozilikova, Z., Szadkowski, Z., Sánchez, F., Tairli, F., Tapia, A., Taricco, C., Timmermans, C., Tkachenko, O., Tobiska, P., Peixoto, C. J. Todero, Tomé, B., Torrès, Z., Travaini, A., Travnicek, P., Trimarelli, C., Tueros, M., Unger, M., Vaclavek, L., Vacula, M., Galicia, J. F. Valdés, Valore, L., Varela, E., Veberič, D., Ventura, C., Quispe, I. D. Vergara, Verzi, V., Vicha, J., Vink, J., Vlastimil, J., Vorobiov, S., Vásquez-Ramírez, A., Watanabe, C., Watson, A. A., Weindl, A., Wiencke, L., Wilczyński, H., Wittkowski, D., Wundheiler, B., Yue, B., Yushkov, A., Zapparrata, O., Zas, E., Zavrtanik, D., Zavrtanik, M., and Šmída, R.
Subjects: Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena, Astrophysics - Instrumentation and Methods for Astrophysics
Abstract: Operating since 2004, the Pierre Auger Observatory has led to major advances in our understanding of the ultra-high-energy cosmic rays. The latest findings have revealed new insights that led to the upgrade of the Observatory, with the primary goal of obtaining information on the primary mass of the most energetic cosmic rays on a shower-by-shower basis. In the framework of the upgrade, called AugerPrime, the 1660 water-Cherenkov detectors of the surface array are equipped with plastic scintillators and radio antennas, allowing us to enhance the composition sensitivity. To accommodate new detectors and to increase experimental capabilities, the electronics is also upgraded. This includes better timing with up-to-date GPS receivers, higher sampling frequency, increased dynamic range, and more powerful local processing of the data. In this paper, the design characteristics of the new electronics and the enhanced dynamic range will be described. The manufacturing and test processes will be outlined and the test results will be discussed. The calibration of the SD detector and various performance parameters obtained from the analysis of the first commissioning data will also be presented.
Published: 2023

18. Prospects for combined analyses of hadronic emission from $\gamma$-ray sources in the Milky Way with CTA and KM3NeT

Author: Unbehaun, T., Mohrmann, L., Funk, S., Aiello, S., Albert, A., Garre, S. Alves, Aly, Z., Ambrosone, A., Ameli, F., Andre, M., Androutsou, E., Anghinolfi, M., Anguita, M., Aphecetche, L., Ardid, M., Ardid, S., Atmani, H., Aublin, J., Bagatelas, C., Bailly-Salins, L., Bardačová, Z., Baret, B., Pree, S. Basegmez du, Becherini, Y., Bendahman, M., Benfenati, F., Benhassi, M., Benoit, D. M., Berbee, E., Bertin, V., Biagi, S., Boettcher, M., Cabo, M. Bou, Boumaaza, J., Bouta, M., Bouwhuis, M., Bozza, C., Bozza, R. M., Brânzaş, H., Bretaudeau, F., Bruijn, R., Brunner, J., Bruno, R., Buis, E., Buompane, R., Busto, J., Caiffi, B., Calvo, D., Campion, S., Capone, A., Carenini, F., Carretero, V., Cartraud, T., Castaldi, P., Cecchini, V., Celli, S., Cerisy, L., Chabab, M., Chadolias, M., Chen, A., Cherubini, S., Chiarusi, T., Circella, M., Cocimano, R., Coelho, J. A. B., Coleiro, A., Coniglione, R., Coyle, P., Creusot, A., Cruz, A., Cuttone, G., Dallier, R., Darras, Y., De Benedittis, A., De Martino, B., Decoene, V., Del Burgo, R., Di Mauro, L. S., Di Palma, I., Díaz, A. F., Diego-Tortosa, D., Distefano, C., Domi, A., Donzaud, C., Dornic, D., Dörr, M., Drakopoulou, E., Drouhin, D., Dvornický, R., Eberl, T., Eckerová, E., Eddymaoui, A., van Eeden, T., Eff, M., van Eijk, D., Bojaddaini, I. El, Hedri, S. El, Enzenhöfer, A., Ferrara, G., Filipović, M. D., Filippini, F., Fusco, L. A., Gabriel, J., Gal, T., Méndez, J. García, Soto, A. Garcia, Oliver, C. Gatius, Geißelbrecht, N., Ghaddari, H., Gialanella, L., Gibson, B. K., Giorgio, E., Girardi, A., Goos, I., Gozzini, S. R., Gracia, R., Graf, K., Guderian, D., Guidi, C., Guillon, B., Gutiérrez, M., van Haren, H., Heijboer, A., Hekalo, A., Hennig, L., Hernández-Rey, J. J., Huang, F., Ibnsalih, W. Idrissi, Illuminati, G., James, C. W., de Jong, M., de Jong, P., Jung, B. J., Kalaczyński, P., Kalekin, O., Katz, U. F., Chowdhury, N. R. Khan, Khatun, A., Kistauri, G., van der Knaap, F., Kouchner, A., Kulikovskiy, V., Kvatadze, R., Labalme, M., Lahmann, R., Larosa, G., Lastoria, C., Lazo, A., Stum, S. Le, Lehaut, G., Leonora, E., Lessing, N., Levi, G., Clark, M. Lindsey, Longhitano, F., Majumdar, J., Malerba, L., Mańczak, J., Manfreda, A., Marconi, M., Margiotta, A., Marinelli, A., Markou, C., Martin, L., Marzaioli, F., Mastrodicasa, M., Mastroianni, S., Miccichè, S., Miele, G., Migliozzi, P., Migneco, E., Mijakowski, P., Mitsou, M. L., Mollo, C. M., Morales-Gallegos, L., Morley-Wong, C., Mosbrugger, A., Moussa, A., Mateo, I. Mozun, Muller, R., Musone, M. R., Musumeci, M., Nauta, L., Navas, S., Nayerhoda, A., Nicolau, C. A., Nkosi, B., Fearraigh, B. Ó, Oliviero, V., Orlando, A., Oukacha, E., González, J. Palacios, Papalashvili, G., Gomez, E. J. Pastor, Păun, A. M., Păvălaş, G. E., Martínez, S. Peña, Perrin-Terrin, M., Perronnel, J., Pestel, V., Pestes, R., Piattelli, P., Poirè, C., Popa, V., Pradier, T., Pulvirenti, S., Quéméner, G., Quiroz, C., Rahaman, U., Randazzo, N., Razzaque, S., Rea, I. C., Real, D., Reck, S., Riccobene, G., Robinson, J., Romanov, A., Roscilli, L., Saina, A., Greus, F. Salesa, Samtleben, D. F. E., Losa, A. Sánchez, Sanguineti, M., Santonastaso, C., Santonocito, D., Sapienza, P., Schnabel, J., Schneider, M. F., Schumann, J., Schutte, H. M., Seneca, J., Sennan, N., Setter, B., Sgura, I., Shanidze, R., Shitov, Y., Šimkovic, F., Simonelli, A., Sinopoulou, A., Smirnov, M. V., Spisso, B., Spurio, M., Stavropoulos, D., Štekl, I., Taiuti, M., Tayalati, Y., Tedjditi, H., Thiersen, H., Melo, I. Tosta e, Trocme, B., Tsagkli, S., Tsourapis, V., Tzamariudaki, E., Vacheret, A., Valsecchi, V., Van Elewyck, V., Vannoye, G., Vasileiadis, G., de Sola, F. Vazquez, Verilhac, C., Veutro, A., Viola, S., Vivolo, D., Warnhofer, H., Wilms, J., de Wolf, E., Yousfi, T., Zarpapis, G., Zavatarelli, S., Zegarelli, A., Zito, D., Zornoza, J. D., Zúñiga, J., and Zywucka, N.
Subjects: Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena
Abstract: The Cherenkov Telescope Array and the KM3NeT neutrino telescopes are major upcoming facilities in the fields of $\gamma$-ray and neutrino astronomy, respectively. Possible simultaneous production of $\gamma$ rays and neutrinos in astrophysical accelerators of cosmic-ray nuclei motivates a combination of their data. We assess the potential of a combined analysis of CTA and KM3NeT data to determine the contribution of hadronic emission processes in known Galactic $\gamma$-ray emitters, comparing this result to the cases of two separate analyses. In doing so, we demonstrate the capability of Gammapy, an open-source software package for the analysis of $\gamma$-ray data, to also process data from neutrino telescopes. For a selection of prototypical $\gamma$-ray sources within our Galaxy, we obtain models for primary proton and electron spectra in the hadronic and leptonic emission scenario, respectively, by fitting published $\gamma$-ray spectra. Using these models and instrument response functions for both detectors, we employ the Gammapy package to generate pseudo data sets, where we assume 200 hours of CTA observations and 10 years of KM3NeT detector operation. We then apply a three-dimensional binned likelihood analysis to these data sets, separately for each instrument and jointly for both. We find that the largest benefit of the combined analysis lies in the possibility of a consistent modelling of the $\gamma$-ray and neutrino emission. Assuming a purely leptonic scenario as input, we obtain, for the most favourable source, an average expected 68% credible interval that constrains the contribution of hadronic processes to the observed $\gamma$-ray emission to below 15%., Comment: 20 pages, 16 figures. v2: Matches version published in EPJC
Published: 2023
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19. Embedded Software of the KM3NeT Central Logic Board

Author: Aiello, S., Albert, A., Garre, S. Alves, Aly, Z., Ambrosone, A., Ameli, F., Andre, M., Androutsou, E., Anghinolfi, M., Anguita, M., Aphecetche, L., Ardid, M., Ardid, S., Atmani, H., Aublin, J., Bagatelas, C., Bailly-Salins, L., Bardačová, Z., Baret, B., Pree, S. Basegmez du, Becherini, Y., Bendahman, M., Benfenati, F., Benhassi, M., Benoit, D. M., Berbee, E., Bertin, V., van Beveren, V., Biagi, S., Boettcher, M., Boumaaza, J., Bouta, M., Bouwhuis, M., Bozzaa, C., Bozza, R. M., Brânzaşa, H., Bretaudeau, F., Bruijn, R., Brunner, J., Bruno, R., Buisa, E., Buompane, R., Busto, J., Caiffi, B., Calvo, D., Campion, S., Capone, A., Carenini, F., Carretero, V., Cartraud, T., Castaldia, P., Cecchini, V., Celli, S., Ceris, L., Chabab, M., Chadolia, M., Chen, A., Cherubini, S., Chiarusi, T., Circella, M., Cocimano, R., Coelho, J. A. B., Coleiro, A., Coniglione, R., Coyle, P., Creusot, A., Cruza, A., Cuttone, G., Dallier, R., Darrasa, Y., De Beneditti, A., De Martino, B., Decoene, V., Del Burgo, R., Di Mauro, L. S., Di Palma, I., Díaz, A. F., Diego-Tortosa, D., Distefano, C., Domia, A., Donzaud, C., Dornic, D., Dörra, M., Drakopoulou, E., Drouhin, D., Dvornický, R., Eberla, T., Eckerov\', E., Eddymaoui, A., van Eeden, T., Effa, M., van Eijk, D., Bojaddaini, I. El, Hedri, S. El, Enzenhöfer, A., Ferrara, G., Filipović, M. D., Filippini, F., Fusco, L. A., Gabella, O., Gabriela, J., Gagliardini, S., Gala, T., Méndez, J. García, Soto, A. Garcia, Oliver, C. Gatius, Geißelbrecht, N., Ghaddari, H., Gialanella, L., Gibson, B. K., Giorgio, E., Girardi, A., Goos, I., Goupilliere, D., Gozzinic, S. R., Gracia, R., Graf, K., Guidia, C., Guillon, B., Gutiérrez, M., van Haren, H., Heijboer, A., Hekalo, A., Hennig, L., Hernández-Rey, J. J., Huang, F., Ibnsalih, W. Idrissi, Illuminati, G., Jamesa, C. W., Jansweijer, P., de Jongat, M., de Jong, P., Jung, B. J., Kalaczyński, P., Kalekin, O., Katz, U. F., Chowdhury, N. R. Khan, Khatun, A., Kistauri, G., Kopper, C., Kouchner, A., Kulikovskiy, V., Kvatadzea, R., Labalme, M., Lahmann, R., Larosa, G., Lastoria, C., Lazo, A., Stum, S. Le, Lehaut, G., Leonora, E., Lessing, N., Levi, G., Clark, M. Lindsey, Longhitano, F., Majumdar, J., Malerba, L., Mamedov, F., Mańczakc, J., Manfred, A., Marconi, M., Margiott, A., Marinelli, A., Markou, C., Martin, L., Martínez-Mora, J. A., Marzaioli, F., Mastrodicasa, M., Mastroianni, S., Miccichè, S., Miele, G., Migliozzi, P., Migneco, E., Minutoli, S., Mitsou, M. L., Mollo, C. M., Morales-Gallegos, L., Morley-Wonga, C., Mosbruggera, A., Moussa, A., Mateo, I. Mozun, Muller, R., Musone, M. R., Musumeci, M., Nauta, L., Navas, S., Nayerhoda, A., Nicola, C. A., Nkosi, B., Fearraigha, B. Ó, Oliviero, V., Orlando, A., Oukach, E., González, J. Palacios, Papalashvilia, G., Gomez, E. J. Pastor, Păun, A. M., Păvălaş, G. E., Martínez, S. Peña, Perrin-Terrind, M., Perronnel, J., Pestela, V., Pestes, R., Piattelli, P., Poirè, C., Popa, V., Pradier, T., Pulvirenti, S., Quéméner, G., Quiroz, C., Rahaman, U., Randazzo, N., Razzaqueb, S., Rea, I. C., Real, D., Reck, S., Riccobene, G., Robinson, J., Romanova, A., Saina, A., Greus, F. Salesa, Samtleben, D. F. E., Losa, A. Sánchez, Sanguineti, M., Santonastaso, C., Santonocito, D., Sapienza, P., Scarpetta, Y., Schnabel, J., Schneider, M. F., Schumann, J., Schutte, H. M., Seneca, J., Setter, B., Sgura, I., Shanidze, R., Shitov, Y., Šimkovic, F., Simonelli, A., Sinopoulou, A., Smirnov, M. V., Spisso, B., Spurio, M., Stavropoulos, D., Štekl, I., Taiuti, M., Tayalati, Y., Tedjditi, H., Thiersen, H., Melo, I. Tosta e, Trocme, B., Tsagkli, S., Tsourapis, V., Tzamariudaki, E., Vacheret, A., Valsecchi, V., Vannoye, V. Van Elewyck G., Vasileiadisa, G., de Sola, F. Vazquez, Verilhac, C., Veutro, A., Viola, S., Vivolo, D., Warnhofer, H., Wilmsb, J., de Wolf, E., Yepes-Ramirez, H., Zarpapis, G., Zavatarelli, S., Zegarelli, A., Zito, D., Zornoza, J. D., Zúñiga, J., and Zywucka, N.
Subjects: Astrophysics - Instrumentation and Methods for Astrophysics
Abstract: The KM3NeT Collaboration is building and operating two deep sea neutrino telescopes at the bottom of the Mediterranean Sea. The telescopes consist of latices of photomultiplier tubes housed in pressure-resistant glass spheres, called digital optical modules and arranged in vertical detection units. The two main scientific goals are the determination of the neutrino mass ordering and the discovery and observation of high-energy neutrino sources in the Universe. Neutrinos are detected via the Cherenkov light, which is induced by charged particles originated in neutrino interactions. The photomultiplier tubes convert the Cherenkov light into electrical signals that are acquired and timestamped by the acquisition electronics. Each optical module houses the acquisition electronics for collecting and timestamping the photomultiplier signals with one nanosecond accuracy. Once finished, the two telescopes will have installed more than six thousand optical acquisition nodes, completing one of the more complex networks in the world in terms of operation and synchronization. The embedded software running in the acquisition nodes has been designed to provide a framework that will operate with different hardware versions and functionalities. The hardware will not be accessible once in operation, which complicates the embedded software architecture. The embedded software provides a set of tools to facilitate remote manageability of the deployed hardware, including safe reconfiguration of the firmware. This paper presents the architecture and the techniques, methods and implementation of the embedded software running in the acquisition nodes of the KM3NeT neutrino telescopes.
Published: 2023

20. Search for UHE Photons from Gravitational Wave Sources with the Pierre Auger Observatory

Author: The Pierre Auger Collaboration, Halim, A. Abdul, Abreu, P., Aglietta, M., Allekotte, I., Cheminant, K. Almeida, Almela, A., Alvarez-Muñiz, J., Yebra, J. Ammerman, Anastasi, G. A., Anchordoqui, L., Andrada, B., Andringa, S., Aramo, C., Ferreira, P. R. Araújo, Arnone, E., Velázquez, J. C. Arteaga, Asorey, H., Assis, P., Avila, G., Avocone, E., Badescu, A. M., Bakalova, A., Balaceanu, A., Barbato, F., Bellido, J. A., Berat, C., Bertaina, M. E., Bhatta, G., Biermann, P. L., Binet, V., Bismark, K., Bister, T., Biteau, J., Blazek, J., Bleve, C., Blümer, J., Boháčová, M., Boncioli, D., Bonifazi, C., Arbeletche, L. Bonneau, Borodai, N., Brack, J., Bretz, T., Orchera, P. G. Brichetto, Briechle, F. L., Buchholz, P., Bueno, A., Buitink, S., Buscemi, M., Büsken, M., Bwembya, A., Caballero-Mora, K. S., Caccianiga, L., Caracas, I., Caruso, R., Castellina, A., Catalani, F., Cataldi, G., Cazon, L., Cerda, M., Chinellato, J. A., Chudoba, J., Chytka, L., Clay, R. W., Cerutti, A. C. Cobos, Colalillo, R., Coleman, A., Coluccia, M. R., Conceição, R., Condorelli, A., Consolati, G., Conte, M., Contreras, F., Convenga, F., Santos, D. Correia dos, Costa, P. J., Covault, C. E., Cristinziani, M., Sanchez, C. S. Cruz, Dasso, S., Daumiller, K., Dawson, B. R., de Almeida, R. M., de Jesús, J., de Jong, S. J., Neto, J. R. T. de Mello, De Mitri, I., de Oliveira, J., Franco, D. de Oliveira, de Palma, F., de Souza, V., De Vito, E., Del Popolo, A., Deligny, O., Deval, L., di Matteo, A., Dobre, M., Dobrigkeit, C., D'Olivo, J. C., Mendes, L. M. Domingues, Anjos, R. C. dos, Ebr, J., Emam, M., Engel, R., Epicoco, I., Erdmann, M., Etchegoyen, A., Falcke, H., Farmer, J., Farrar, G., Fauth, A. C., Fazzini, N., Feldbusch, F., Fenu, F., Fernandes, A., Fick, B., Figueira, J. M., Filipčič, A., Fitoussi, T., Flaggs, B., Fodran, T., Fujii, T., Fuster, A., Galea, C., Galelli, C., García, B., Gemmeke, H., Gesualdi, F., Gherghel-Lascu, A., Ghia, P. L., Giaccari, U., Giammarchi, M., Glombitza, J., Gobbi, F., Gollan, F., Golup, G., Berisso, M. Gómez, Vitale, P. F. Gómez, Gongora, J. P., González, J. M., González, N., Goos, I., Góra, D., Gorgi, A., Gottowik, M., Grubb, T. D., Guarino, F., Guedes, G. P., Guido, E., Hahn, S., Hamal, P., Hampel, M. R., Hansen, P., Harari, D., Harvey, V. M., Haungs, A., Hebbeker, T., Heck, D., Hojvat, C., Hörandel, J. R., Horvath, P., Hrabovský, M., Huege, T., Insolia, A., Isar, P. G., Janecek, P., Johnsen, J. A., Jurysek, J., Kääpä, A., Kampert, K. H., Keilhauer, B., Khakurdikar, A., Covilakam, V. V. Kizakke, Klages, H. O., Kleifges, M., Kleinfeller, J., Knapp, F., Kunka, N., Lago, B. L., Langner, N., de Oliveira, M. A. Leigui, Lenok, V., Letessier-Selvon, A., Lhenry-Yvon, I., Presti, D. Lo, Lopes, L., López, R., Lu, L., Luce, Q., Lundquist, J. P., Payeras, A. Machado, Majercakova, M., Mandat, D., Manning, B. C., Manshanden, J., Mantsch, P., Marafico, S., Mariani, F. M., Mariazzi, A. G., Mariş, I. C., Marsella, G., Martello, D., Martinelli, S., Bravo, O. Martínez, Martins, M. A., Mastrodicasa, M., Mathes, H. J., Matthews, J., Matthiae, G., Mayotte, E., Mayotte, S., Mazur, P. O., Medina-Tanco, G., Meinert, J., Melo, D., Menshikov, A., Michal, S., Micheletti, M. I., Miramonti, L., Mollerach, S., Montanet, F., Morejon, L., Morello, C., Müller, A. L., Mulrey, K., Mussa, R., Muzio, M., Namasaka, W. M., Nasr-Esfahani, A., Nellen, L., Nicora, G., Niculescu-Oglinzanu, M., Niechciol, M., Nitz, D., Norwood, I., Nosek, D., Novotny, V., Nožka, L., Nucita, A, Núñez, L. A., Oliveira, C., Palatka, M., Pallotta, J., Parente, G., Parra, A., Pawlowsky, J., Pech, M., Pękala, J., Pelayo, R., Pereira, L. A. S., Martins, E. E. Pereira, Armand, J. Perez, Bertolli, C. Pérez, Perrone, L., Petrera, S., Petrucci, C., Pierog, T., Pimenta, M., Platino, M., Pont, B., Pothast, M., Shavar, M. Pourmohammad, Privitera, P., Prouza, M., Puyleart, A., Querchfeld, S., Rautenberg, J., Ravignani, D., Reininghaus, M., Ridky, J., Riehn, F., Risse, M., Rizi, V., de Carvalho, W. Rodrigues, Rojo, J. Rodriguez, Roncoroni, M. J., Rossoni, S., Roth, M., Roulet, E., Rovero, A. C., Ruehl, P., Saftoiu, A., Saharan, M., Salamida, F., Salazar, H., Salina, G., Gomez, J. D. Sanabria, Sánchez, F., Santos, E. M., Santos, E., Sarazin, F., Sarmento, R., Sato, R., Savina, P., Schäfer, C. M., Scherini, V., Schieler, H., Schimassek, M., Schimp, M., Schlüter, F., Schmidt, D., Scholten, O., Schoorlemmer, H., Schovánek, P., Schröder, F. G., Schulte, J., Schulz, T., Sciutto, S. J., Scornavacche, M., Segreto, A., Sehgal, S., Shivashankara, S. U., Sigl, G., Silli, G., Sima, O., Smau, R., Šmída, R., Sommers, P., Soriano, J. F., Squartini, R., Stadelmaier, M., Stanca, D., Stanič, S., Stasielak, J., Stassi, P., Straub, M., Streich, A., Suárez-Durán, M., Suomijärvi, T., Supanitsky, A. D., Szadkowski, Z., Tapia, A., Taricco, C., Timmermans, C., Tkachenko, O., Tobiska, P., Peixoto, C. J. Todero, Tomé, B., Torrès, Z., Travaini, A., Travnicek, P., Trimarelli, C., Tueros, M., Ulrich, R., Unger, M., Vaclavek, L., Vacula, M., Galicia, J. F. Valdés, Valore, L., Varela, E., Vásquez-Ramírez, A., Veberič, D., Ventura, C., Quispe, I. D. Vergara, Verzi, V., Vicha, J., Vink, J., Vorobiov, S., Watanabe, C., Watson, A. A., Weindl, A., Wiencke, L., Wilczyński, H., Wittkowski, D., Wundheiler, B., Yushkov, A., Zapparrata, O., Zas, E., Zavrtanik, D., and Zavrtanik, M.
Subjects: Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena, General Relativity and Quantum Cosmology
Abstract: A search for time-directional coincidences of ultra-high-energy (UHE) photons above 10 EeV with gravitational wave (GW) events from the LIGO/Virgo runs O1 to O3 is conducted with the Pierre Auger Observatory. Due to the distinctive properties of photon interactions and to the background expected from hadronic showers, a subset of the most interesting GW events is selected based on their localization quality and distance. Time periods of 1000 s around and 1 day after the GW events are analyzed. No coincidences are observed. Upper limits on the UHE photon fluence from a GW event are derived that are typically at $\sim$7 MeV cm$^{-2}$ (time period 1000~s) and $\sim$35 MeV cm$^{-2}$ (time period 1 day). Due to the proximity of the binary neutron star merger GW170817, the energy of the source transferred into UHE photons above 40 EeV is constrained to be less than 20% of its total gravitational wave energy. These are the first limits on UHE photons from GW sources., Comment: 15 pages
Published: 2023
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21. Measurement of neutrino oscillation parameters with the first six detection units of KM3NeT/ORCA

Author: Aiello, S., Albert, A., Alhebsi, A. R., Alshamsi, M., Alves Garre, S., Ambrosone, A., Ameli, F., Andre, M., Aphecetche, L., Ardid, M., Ardid, S., Atmani, H., Aublin, J., Badaracco, F., Bailly-Salins, L., Bardačová, Z., Baret, B., Bariego-Quintana, A., Becherini, Y., Bendahman, M., Benfenati, F., Benhassi, M., Bennani, M., Benoit, D. M., Berbee, E., Bertin, V., Biagi, S., Boettcher, M., Bonanno, D., Bouasla, A. B., Boumaaza, J., Bouta, M., Bouwhuis, M., Bozza, C., Bozza, R. M., Brânzaş, H., Bretaudeau, F., Breuhaus, M., Bruijn, R., Brunner, J., Bruno, R., Buis, E., Buompane, R., Busto, J., Caiffi, B., Calvo, D., Capone, A., Carenini, F., Carretero, V., Cartraud, T., Castaldi, P., Cecchini, V., Celli, S., Cerisy, L., Chabab, M., Chen, A., Cherubini, S., Chiarusi, T., Circella, M., Cocimano, R., Coelho, J. A. B., Coleiro, A., Condorelli, A., Coniglione, R., Coyle, P., Creusot, A., Cuttone, G., Dallier, R., De Benedittis, A., De Martino, B., De Wasseige, G., Decoene, V., Del Rosso, I., Di Mauro, L. S., Di Palma, I., Díaz, A. F., Diego-Tortosa, D., Distefano, C., Domi, A., Donzaud, C., Dornic, D., Drakopoulou, E., Drouhin, D., Ducoin, J.-G., Dvornický, R., Eberl, T., Eckerová, E., Eddymaoui, A., van Eeden, T., Eff, M., van Eijk, D., El Bojaddaini, I., El Hedri, S., Ellajosyula, V., Enzenhöfer, A., Ferrara, G., Filipović, M. D., Filippini, F., Franciotti, D., Fusco, L. A., Gagliardini, S., Gal, T., García Méndez, J., Garcia Soto, A., Gatius Oliver, C., Geißelbrecht, N., Genton, E., Ghaddari, H., Gialanella, L., Gibson, B. K., Giorgio, E., Goos, I., Goswami, P., Gozzini, S. R., Gracia, R., Guidi, C., Guillon, B., Gutiérrez, M., Haack, C., van Haren, H., Heijboer, A., Hennig, L., Hernández-Rey, J. J., Idrissi Ibnsalih, W., Illuminati, G., Joly, D., de Jong, M., de Jong, P., Jung, B. J., Kistauri, G., Kopper, C., Kouchner, A., Kovalev, Y. Y., Kueviakoe, V., Kulikovskiy, V., Kvatadze, R., Labalme, M., Lahmann, R., Lamoureux, M., Larosa, G., Lastoria, C., Lazo, A., Le Stum, S., Lehaut, G., Lemaître, V., Leonora, E., Lessing, N., Levi, G., Lindsey Clark, M., Longhitano, F., Magnani, F., Majumdar, J., Malerba, L., Mamedov, F., Mańczak, J., Manfreda, A., Marconi, M., Margiotta, A., Marinelli, A., Markou, C., Martin, L., Mastrodicasa, M., Mastroianni, S., Mauro, J., Miele, G., Migliozzi, P., Migneco, E., Mitsou, M. L., Mollo, C. M., Morales-Gallegos, L., Moussa, A., Mozun Mateo, I., Muller, R., Musone, M. R., Musumeci, M., Navas, S., Nayerhoda, A., Nicolau, C. A., Nkosi, B., Fearraigh, B. Ó, Oliviero, V., Orlando, A., Oukacha, E., Paesani, D., Palacios González, J., Papalashvili, G., Parisi, V., Pastor Gomez, E. J., Păun, A. M., Păvălaş, G. E., Peña Martínez, S., Perrin-Terrin, M., Pestel, V., Pestes, R., Piattelli, P., Plavin, A., Poirè, C., Popa, V., Pradier, T., Prado, J., Pulvirenti, S., Quiroz-Rangel, C. A., Randazzo, N., Razzaque, S., Rea, I. C., Real, D., Riccobene, G., Robinson, J., Romanov, A., Ros, E., Šaina, A., Salesa Greus, F., Samtleben, D. F. E., Sánchez Losa, A., Sanfilippo, S., Sanguineti, M., Santonocito, D., Sapienza, P., Schnabel, J., Schumann, J., Schutte, H. M., Seneca, J., Sgura, I., Shanidze, R., Sharma, A., Shitov, Y., Šimkovic, F., Simonelli, A., Sinopoulou, A., Spisso, B., Spurio, M., Stavropoulos, D., Štekl, I., Stellacci, S. M., Taiuti, M., Tayalati, Y., Thiersen, H., Thoudam, S., Tosta e Melo, I., Trocmé, B., Tsourapis, V., Tudorache, A., Tzamariudaki, E., Ukleja, A., Vacheret, A., Valsecchi, V., Van Elewyck, V., Vannoye, G., Vasileiadis, G., Vazquez de Sola, F., Veutro, A., Viola, S., Vivolo, D., van Vliet, A., de Wolf, E., Lhenry-Yvon, I., Zavatarelli, S., Zegarelli, A., Zito, D., Zornoza, J. D., Zúñiga, J., and Zywucka, N.
Published: 2024
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22. Constraining models for the origin of ultra-high-energy cosmic rays with a novel combined analysis of arrival directions, spectrum, and composition data measured at the Pierre Auger Observatory

Author: The Pierre Auger Collaboration, Halim, A. Abdul, Abreu, P., Aglietta, M., Allekotte, I., Cheminant, K. Almeida, Almela, A., Aloisio, R., Alvarez-Muñiz, J., Yebra, J. Ammerman, Anastasi, G. A., Anchordoqui, L., Andrada, B., Andringa, S., Aramo, C., Ferreira, P. R. Araújo, Arnone, E., Velázquez, J. C. Arteaga, Asorey, H., Assis, P., Avila, G., Avocone, E., Badescu, A. M., Bakalova, A., Balaceanu, A., Barbato, F., Mocellin, A. Bartz, Bellido, J. A., Berat, C., Bertaina, M. E., Bhatta, G., Bianciotto, M., Biermann, P. L., Binet, V., Bismark, K., Bister, T., Biteau, J., Blazek, J., Bleve, C., Blümer, J., Boháčová, M., Boncioli, D., Bonifazi, C., Arbeletche, L. Bonneau, Borodai, N., Brack, J., Orchera, P. G. Brichetto, Briechle, F. L., Bueno, A., Buitink, S., Buscemi, M., Büsken, M., Bwembya, A., Caballero-Mora, K. S., Caccianiga, L., Caracas, I., Caruso, R., Castellina, A., Catalani, F., Cataldi, G., Cazon, L., Cerda, M., Chinellato, J. A., Chudoba, J., Chytka, L., Clay, R. W., Cerutti, A. C. Cobos, Colalillo, R., Coleman, A., Coluccia, M. R., Conceição, R., Condorelli, A., Consolati, G., Conte, M., Convenga, F., Santos, D. Correia dos, Costa, P. J., Covault, C. E., Cristinziani, M., Sanchez, C. S. Cruz, Dasso, S., Daumiller, K., Dawson, B. R., de Almeida, R. M., de Jesús, J., de Jong, S. J., Neto, J. R. T. de Mello, De Mitri, I., de Oliveira, J., Franco, D. de Oliveira, de Palma, F., de Souza, V., De Vito, E., Del Popolo, A., Deligny, O., Deval, L., di Matteo, A., Dobre, M., Dobrigkeit, C., D'Olivo, J. C., Mendes, L. M. Domingues, Anjos, J. C. dos, Anjos, R. C. dos, Ebr, J., Ellwanger, F., Emam, M., Engel, R., Epicoco, I., Erdmann, M., Etchegoyen, A., Evoli, C., Falcke, H., Farmer, J., Farrar, G., Fauth, A. C., Fazzini, N., Feldbusch, F., Fenu, F., Fernandes, A., Fick, B., Figueira, J. M., Filipčič, A., Fitoussi, T., Flaggs, B., Fodran, T., Fujii, T., Fuster, A., Galea, C., Galelli, C., García, B., Gaudu, C., Gemmeke, H., Gesualdi, F., Gherghel-Lascu, A., Ghia, P. L., Giaccari, U., Giammarchi, M., Glombitza, J., Gobbi, F., Gollan, F., Golup, G., Berisso, M. Gómez, Vitale, P. F. Gómez, Gongora, J. P., González, J. M., González, N., Goos, I., Góra, D., Gorgi, A., Gottowik, M., Grubb, T. D., Guarino, F., Guedes, G. P., Guido, E., Hahn, S., Hamal, P., Hampel, M. R., Hansen, P., Harari, D., Harvey, V. M., Haungs, A., Hebbeker, T., Hojvat, C., Hörandel, J. R., Horvath, P., Hrabovský, M., Huege, T., Insolia, A., Isar, P. G., Janecek, P., Johnsen, J. A., Jurysek, J., Kääpä, A., Kampert, K. H., Keilhauer, B., Khakurdikar, A., Covilakam, V. V. Kizakke, Klages, H. O., Kleifges, M., Knapp, F., Kunka, N., Lago, B. L., Langner, N., de Oliveira, M. A. Leigui, Lema-Capeans, Y, Lenok, V., Letessier-Selvon, A., Lhenry-Yvon, I., Presti, D. Lo, Lopes, L., Lu, L., Luce, Q., Lundquist, J. P., Payeras, A. Machado, Majercakova, M., Mandat, D., Manning, B. C., Mantsch, P., Marafico, S., Mariani, F. M., Mariazzi, A. G., Mariş, I. C., Marsella, G., Martello, D., Martinelli, S., Bravo, O. Martínez, Martins, M. A., Mastrodicasa, M., Mathes, H. J., Matthews, J., Matthiae, G., Mayotte, E., Mayotte, S., Mazur, P. O., Medina-Tanco, G., Meinert, J., Melo, D., Menshikov, A., Merx, C., Michal, S., Micheletti, M. I., Miramonti, L., Mollerach, S., Montanet, F., Morejon, L., Morello, C., Müller, A. L., Mulrey, K., Mussa, R., Muzio, M., Namasaka, W. M., Nasr-Esfahani, A., Nellen, L., Nicora, G., Niculescu-Oglinzanu, M., Niechciol, M., Nitz, D., Nosek, D., Novotny, V., Nožka, L., Nucita, A, Núñez, L. A., Oliveira, C., Palatka, M., Pallotta, J., Parente, G., Pawlowsky, J., Pech, M., Pękala, J., Pelayo, R., Pereira, L. A. S., Martins, E. E. Pereira, Armand, J. Perez, Bertolli, C. Pérez, Perrone, L., Petrera, S., Petrucci, C., Pierog, T., Pimenta, M., Platino, M., Pont, B., Pothast, M., Shahvar, M. Pourmohammad, Privitera, P., Prouza, M., Puyleart, A., Querchfeld, S., Rautenberg, J., Ravignani, D., Reininghaus, M., Ridky, J., Riehn, F., Risse, M., Rizi, V., de Carvalho, W. Rodrigues, Rodriguez, E., Rojo, J. Rodriguez, Roncoroni, M. J., Rossoni, S., Roth, M., Rovero, A. C., Ruehl, P., Saftoiu, A., Saharan, M., Salamida, F., Salazar, H., Salina, G., Gomez, J. D. Sanabria, Sánchez, F., Santos, E. M., Santos, E., Sarazin, F., Sarmento, R., Sato, R., Savina, P., Schäfer, C. M., Scherini, V., Schieler, H., Schimassek, M., Schimp, M., Schlüter, F., Schmidt, D., Scholten, O., Schoorlemmer, H., Schovánek, P., Schröder, F. G., Schulte, J., Schulz, T., Sciutto, S. J., Scornavacche, M., Segreto, A., Sehgal, S., Shivashankara, S. U., Sigl, G., Silli, G., Sima, O., Simon, F., Smau, R., Šmída, R., Sommers, P., Soriano, J. F., Squartini, R., Stadelmaier, M., Stanca, D., Stanič, S., Stasielak, J., Stassi, P., Straub, M., Streich, A., Suárez-Durán, M., Suomijärvi, T., Supanitsky, A. D., Svozilikova, Z., Szadkowski, Z., Tapia, A., Taricco, C., Timmermans, C., Tkachenko, O., Tobiska, P., Peixoto, C. J. Todero, Tomé, B., Torrès, Z., Travaini, A., Travnicek, P., Trimarelli, C., Tueros, M., Unger, M., Vaclavek, L., Vacula, M., Galicia, J. F. Valdés, Valore, L., Varela, E., Vásquez-Ramírez, A., Veberič, D., Ventura, C., Quispe, I. D. Vergara, Verzi, V., Vicha, J., Vink, J., Vlastimil, J., Vorobiov, S., Watanabe, C., Watson, A. A., Weindl, A., Wiencke, L., Wilczyński, H., Wittkowski, D., Wundheiler, B., Yue, B., Yushkov, A., Zapparrata, O., Zas, E., Zavrtanik, D., and Zavrtanik, M.
Subjects: Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena
Abstract: The combined fit of the measured energy spectrum and shower maximum depth distributions of ultra-high-energy cosmic rays is known to constrain the parameters of astrophysical models with homogeneous source distributions. Studies of the distribution of the cosmic-ray arrival directions show a better agreement with models in which a fraction of the flux is non-isotropic and associated with the nearby radio galaxy Centaurus A or with catalogs such as that of starburst galaxies. Here, we present a novel combination of both analyses by a simultaneous fit of arrival directions, energy spectrum, and composition data measured at the Pierre Auger Observatory. We find that a model containing a flux contribution from the starburst galaxy catalog of around 20% at 40 EeV with a magnetic field blurring of around $20^\circ$ for a rigidity of 10 EV provides a fair simultaneous description of all three observables. The starburst galaxy model is favored with a significance of $4.5\sigma$ (considering experimental systematic effects) compared to a reference model with only homogeneously distributed background sources. By investigating a scenario with Centaurus A as a single source in combination with the homogeneous background, we confirm that this region of the sky provides the dominant contribution to the observed anisotropy signal. Models containing a catalog of jetted active galactic nuclei whose flux scales with the $\gamma$-ray emission are, however, disfavored as they cannot adequately describe the measured arrival directions.
Published: 2023
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23. Probing invisible neutrino decay with KM3NeT-ORCA

Author: KM3NeT Collaboration, Aiello, S., Albert, A., Garre, S. Alves, Aly, Z., Ambrosone, A., Ameli, F., Andre, M., Anghinolfi, M., Anguita, M., Ardid, M., Ardid, S., Aublin, J., Bagatelas, C., Bailly-Salins, L., Baret, B., Pree, S. Basegmez du, Becherini, Y., Bendahman, M., Benfenati, F., Berbee, E., Bertin, V., Biagi, S., Boettcher, M., Cabo, M. Bou, Boumaaza, J., Bouta, M., Bouwhuis, M., Bozza, C., Brânzaş, H., Bruijn, R., Brunner, J., Bruno, R., Buis, E., Buompane, R., Busto, J., Caiffi, B., Calvo, D., Campion, S., Capone, A., Carenini, F., Carretero, V., Castaldi, P., Celli, S., Cerisy, L., Chabab, M., Chau, N., Chen, A., Moursli, R. Cherkaoui El, Cherubini, S., Chiarella, V., Chiarusi, T., Circella, M., Cocimano, R., Coelho, J. A. B., Coleiro, A., Coniglione, R., Coyle, P., Creusot, A., Cruz, A., Cuttone, G., Dallier, R., Darras, Y., De Benedittis, A., De Martino, B., Decoene, V., Del Burgo, R., Di Palma, I., Díaz, A. F., Diego-Tortosa, D., Distefano, C., Domi, A., Donzaud, C., Dornic, D., Dörr, M., Drakopoulou, E., Drouhin, D., Eberl, T., Eddyamoui, A., van Eeden, T., Eff, M., van Eijk, D., Bojaddaini, I. El, Hedri, S. El, Enzenhöfer, A., Espinosa, V., Ferrara, G., Filipović, M. D., Filippini, F., Fusco, L. A., Gabriel, J., Gal, T., Méndez, J. García, Soto, A. Garcia, Garufi, F., Oliver, C. Gatius, Geißelbrecht, N., Gialanella, L., Giorgio, E., Girardi, A., Goos, I., Gozzini, S. R., Gracia, R., Graf, K., Guderian, D., Guidi, C., Guillon, B., Gutiérrez, M., Haegel, L., van Haren, H., Heijboer, A., Hekalo, A., Hennig, L., Hernández-Rey, J. J., Huang, F., Ibnsalih, W. Idrissi, Illuminati, G., James, C. W., Janezashvili, D., de Jong, M., de Jong, P., Jung, B. J., Kalaczyński, P., Kalekin, O., Katz, U. F., Chowdhury, N. R. Khan, Kistauri, G., van der Knaap, F., Kooijman, P., Kouchner, A., Kulikovskiy, V., Labalme, M., Lahmann, R., Lakhal, A., Lamoureux, M., Larosa, G., Lastoria, C., Lazo, A., Breton, R. Le, Stum, S. Le, Lehaut, G., Leonora, E., Lessing, N., Levi, G., Liang, S., Clark, M. Lindsey, Longhitano, F., Maderer, L., Majumdar, J., Mańczak, J., Margiotta, A., Marinelli, A., Markou, C., Martin, L., Martìnez-Mora, J. A., Martini, A., Marzaioli, F., Mastrodicasa, M., Mastroianni, S., Melis, K. W., Miccichè, S., Miele, G., Migliozzi, P., Migneco, E., Mijakowski, P., Mollo, C. M., Morales-Gallegos, L., Morley-Wong, C., Moussa, A., Muller, R., Musone, M. R., Musumeci, M., Nauta, L., Navas, S., Nicolau, C. A., Nkosi, B., Fearraigh, B. Ó, Orlando, A., Oukacha, E., González, J. Palacios, Papalashvili, G., Papaleo, R., Gomez, E. J. Pastor, Păun, A. M., Păvălaş, G. E., Pellegrino, C., Martínez, S. Peña, Perrin-Terrin, M., Perronnel, J., Pestel, V., Piattelli, P., Pisanti, O., Poirè, C., Popa, V., Pradier, T., Pulvirenti, S., Quéméner, G., Rahaman, U., Randazzo, N., Razzaque, S., Rea, I. C., Real, D., Reck, S., Riccobene, G., Robinson, J., Romanov, A., Greus, F. Salesa, Samtleben, D. F. E., Losa, A. Sánchez, Sanguineti, M., Santonastaso, C., Santonocito, D., Sapienza, P., Sathe, A., Schnabel, J., Schneider, M. F., Schumann, J., Schutte, H. M., Seneca, J., Sgura, I., Shanidze, R., Sharma, A., Simonelli, A., Sinopoulou, A., Smirnov, M. V., Spisso, B., Spurio, M., Stavropoulos, D., Stellacci, S. M., Taiuti, M., Tavzarashvili, K., Tayalati, Y., Tedjditi, H., Thakore, T., Thiersen, H., Tsagkli, S., Tsourapis, V., Tzamariudaki, E., Van Elewyck, V., Vannoye, G., Vasileiadis, G., Versari, F., Viola, S., Vivolo, D., Warnhofer, H., Wilms, J., de Wolf, E., Yepes-Ramirez, H., Yousfi, T., Zavatarelli, S., Zegarelli, A., Zito, D., Zornoza, J. D., Zúñiga, J., and Zywucka, N.
Subjects: High Energy Physics - Experiment
Abstract: In the era of precision measurements of the neutrino oscillation parameters, upcoming neutrino experiments will also be sensitive to physics beyond the Standard Model. KM3NeT/ORCA is a neutrino detector optimised for measuring atmospheric neutrinos from a few GeV to around 100 GeV. In this paper, the sensitivity of the KM3NeT/ORCA detector to neutrino decay has been explored. A three-flavour neutrino oscillation scenario, where the third neutrino mass state $\nu_3$ decays into an invisible state, e.g. a sterile neutrino, is considered. We find that KM3NeT/ORCA would be sensitive to invisible neutrino decays with $1/\alpha_3=\tau_3/m_3 < 180$~$\mathrm{ps/eV}$ at $90\%$ confidence level, assuming true normal ordering. Finally, the impact of neutrino decay on the precision of KM3NeT/ORCA measurements for $\theta_{23}$, $\Delta m^2_{31}$ and mass ordering have been studied. No significant effect of neutrino decay on the sensitivity to these measurements has been found., Comment: 27 pages, 14 figures, bibliography updated, typos corrected
Published: 2023
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24. A Catalog of the Highest-Energy Cosmic Rays Recorded During Phase I of Operation of the Pierre Auger Observatory

Author: The Pierre Auger Collaboration, Halim, A. Abdul, Abreu, P., Aglietta, M., Allekotte, I., Allison, P., Cheminant, K. Almeida, Almela, A., Alvarez-Muñiz, J., Yebra, J. Ammerman, Anastasi, G. A., Anchordoqui, L., Andrada, B., Andringa, S., Aramo, C., Ferreira, P. R. Araújo, Arnone, E., Velázquez, J. C. Arteaga, Asorey, H., Assis, P., Ave, M., Avila, G., Avocone, E., Badescu, A. M., Bakalova, A., Balaceanu, A., Barbato, F., Beatty, J., Bellido, J. A., Berat, C., Bertaina, M. E., Bertou, X., Bhatta, G., Biermann, P. L., Billoir, P., Binet, V., Bismark, K., Bister, T., Biteau, J., Blazek, J., Bleve, C., Blümer, J., Boháčová, M., Boncioli, D., Bonifazi, C., Arbeletche, L. Bonneau, Borodai, N., Brack, J., Bretz, T., Orchera, P. G. Brichetto, Briechle, F. L., Buchholz, P., Bueno, A., Buitink, S., Buscemi, M., Büsken, M., Bwembya, A., Caballero-Mora, K. S., Caccianiga, L., Caracas, I., Caruso, R., Castellina, A., Catalani, F., Cataldi, G., Cazon, L., Cerda, M., Cester, R., Chinellato, J. A., Chirinos, J., Chudoba, J., Chytka, L., Clay, R. W., Cerutti, A. C. Cobos, Colalillo, R., Coleman, A., Coluccia, M. R., Conceição, R., Condorelli, A., Consolati, G., Contreras, F., Convenga, F., Santos, D. Correia dos, Covault, C. E., Cristinziani, M., Sanchez, C. S. Cruz, Dasso, S., Daumiller, K., Dawson, B. R., de Almeida, R. M., de Jesús, J., de Jong, S. J., Neto, J. R. T. de Mello, De Mitri, I., de Oliveira, J., Franco, D. de Oliveira, de Palma, F., de Souza, V., De Vito, E., Del Popolo, A., Deligny, O., Deval, L., di Matteo, A., Dobre, M., Dobrigkeit, C., D'Olivo, J. C., Mendes, L. M. Domingues, Dorofeev, A., Anjos, R. C. dos, Ebr, J., Eman, M., Engel, R., Epicoco, I., Erdmann, M., Etchegoyen, A., Falcke, H., Farmer, J., Farrar, G., Fauth, A. C., Fazzini, N., Feldbusch, F., Fenu, F., Fick, B., Figueira, J. M., Filipčič, A., Fitoussi, T., Flaggs, B., Fodran, T., Fujii, T., Fuster, A., Galea, C., Galelli, C., García, B., Gemmeke, H., Gesualdi, F., Gherghel-Lascu, A., Ghia, P. L., Giaccari, U., Giammarchi, M., Glombitza, J., Gobbi, F., Gollan, F., Golup, G., Berisso, M. Gómez, Vitale, P. F. Gómez, Gongora, J. P., González, J. M., González, N., Goos, I., Góra, D., Gorgi, A., Gottowik, M., Grubb, T. D., Guarino, F., Guedes, G. P., Guido, E., Hahn, S., Hamal, P., Hampel, M. R., Hansen, P., Harari, D., Harton, J., Harvey, V. M., Haungs, A., Hebbeker, T., Heck, D., Hojvat, C., Hörandel, J. R., Horvath, P., Hrabovský, M., Huege, T., Insolia, A., Isar, P. G., Janecek, P., Johnsen, J. A., Jurysek, J., Kääpä, A., Kampert, K. H., Keilhauer, B., Khakurdikar, A., Covilakam, V. V. Kizakke, Klages, H. O., Kleifges, M., Kleinfeller, J., Knapp, F., Knapp, J., Kunka, N., Lachaud, C., Lago, B. L., Langner, N., de Oliveira, M. A. Leigui, Lenok, V., Letessier-Selvon, A., Lhenry-Yvon, I., Presti, D. Lo, Lopes, L., López, R., Lu, L., Luce, Q., Lundquist, J. P., Payeras, A. Machado, Mandat, D., Manning, B. C., Manshanden, J., Mantsch, P., Marafico, S., Mariani, F. M., Mariazzi, A. G., Mariş, I. C., Marsella, G., Martello, D., Martinelli, S., Bravo, O. Martínez, Martins, M. A., Mastrodicasa, M., Mathes, H. J., Matthews, J., Matthiae, G., Mayotte, E., Mayotte, S., Mazur, P. O., Medina-Tanco, G., Meinert, J., Melo, D., Menshikov, A., Michal, S., Micheletti, M. I., Miramonti, L., Mollerach, S., Montanet, F., Morejon, L., Morello, C., Müller, A. L., Mulrey, K., Mussa, R., Muzio, M., Namasaka, W. M., Nasr-Esfahani, A., Nellen, L., Nicora, G., Niculescu-Oglinzanu, M., Niechciol, M., Nitz, D., Norwood, I., Nosek, D., Novotny, V., Nožka, L., Nucita, A, Núñez, L. A., Oliveira, C., Palatka, M., Pallotta, J., Parente, G., Parra, A., Pawlowsky, J., Pech, M., Pękala, J., Pelayo, R., Martins, E. E. Pereira, Armand, J. Perez, Bertolli, C. Pérez, Perrone, L., Petrera, S., Petrucci, C., Pierog, T., Pimenta, M., Platino, M., Pont, B., Pothast, M., Shavar, M. Pourmohammad, Privitera, P., Prouza, M., Puyleart, A., Querchfeld, S., Rautenberg, J., Ravignani, D., Reininghaus, M., Ridky, J., Riehn, F., Risse, M., Rizi, V., de Carvalho, W. Rodrigues, Rojo, J. Rodriguez, Roncoroni, M. J., Rossoni, S., Roth, M., Roulet, E., Rovero, A. C., Ruehl, P., Saftoiu, A., Saharan, M., Salamida, F., Salazar, H., Salina, G., Gomez, J. D. Sanabria, Sánchez, F., Santos, E. M., Santos, E., Sarazin, F., Sarmento, R., Sato, R., Savina, P., Schäfer, C. M., Scherini, V., Schieler, H., Schimassek, M., Schimp, M., Schlüter, F., Schmidt, D., Scholten, O., Schoorlemmer, H., Schovánek, P., Schröder, F. G., Schulte, J., Schulz, T., Sciutto, S. J., Scornavacche, M., Segreto, A., Sehgal, S., Shivashankara, S. U., Sigl, G., Silli, G., Sima, O., Smau, R., Šmída, R., Sommers, P., Soriano, J. F., Squartini, R., Stadelmaier, M., Stanca, D., Stanič, S., Stasielak, J., Stassi, P., Straub, M., Streich, A., Suárez-Durán, M., Suomijärvi, T., Supanitsky, A. D., Szadkowski, Z., Tapia, A., Taricco, C., Timmermans, C., Tkachenko, O., Tobiska, P., Peixoto, C. J. Todero, Tomé, B., Torrès, Z., Travaini, A., Travnicek, P., Trimarelli, C., Tueros, M., Ulrich, R., Unger, M., Vaclavek, L., Vacula, M., Galicia, J. F. Valdés, Valore, L., Varela, E., Vásquez-Ramírez, A., Veberič, D., Ventura, C., Quispe, I. D. Vergara, Verzi, V., Vicha, J., Cendejas, L. M. Villaseñor, Vink, J., Vorobiov, S., Watanabe, C., Watson, A. A., Weindl, A., Wiencke, L., Wilczyński, H., Wittkowski, D., Wundheiler, B., Younk, P., Yushkov, A., Zapparrata, O., Zas, E., Zavrtanik, D., and Zavrtanik, M.
Subjects: Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena, Astrophysics - Instrumentation and Methods for Astrophysics
Abstract: A catalog containing details of the highest-energy cosmic rays recorded through the detection of extensive air-showers at the Pierre Auger Observatory is presented with the aim of opening the data to detailed examination. Descriptions of the 100 showers created by the highest-energy particles recorded between 1 January 2004 and 31 December 2020 are given for cosmic rays that have energies in the range 78 EeV to 166 EeV. Details are also given of a further nine very-energetic events that have been used in the calibration procedure adopted to determine the energy of each primary. A sky plot of the arrival directions of the most energetic particles is shown. No interpretations of the data are offered., Comment: Article accepted for publication in ApJS
Published: 2022

25. Constraining the sources of ultra-high-energy cosmic rays across and above the ankle with the spectrum and composition data measured at the Pierre Auger Observatory

Author: The Pierre Auger Collaboration, Halim, A. Abdul, Abreu, P., Aglietta, M., Allekotte, I., Cheminant, K. Almeida, Almela, A., Alvarez-Muñiz, J., Yebra, J. Ammerman, Anastasi, G. A., Anchordoqui, L., Andrada, B., Andringa, S., Aramo, C., Ferreira, P. R. Araújo, Arnone, E., Velázquez, J. C. Arteaga, Asorey, H., Assis, P., Avila, G., Avocone, E., Badescu, A. M., Bakalova, A., Balaceanu, A., Barbato, F., Bellido, J. A., Berat, C., Bertaina, M. E., Bhatta, G., Biermann, P. L., Binet, V., Bismark, K., Bister, T., Biteau, J., Blazek, J., Bleve, C., Blümer, J., Boháčová, M., Boncioli, D., Bonifazi, C., Arbeletche, L. Bonneau, Borodai, N., Brack, J., Bretz, T., Orchera, P. G. Brichetto, Briechle, F. L., Buchholz, P., Bueno, A., Buitink, S., Buscemi, M., Büsken, M., Bwembya, A., Caballero-Mora, K. S., Caccianiga, L., Caracas, I., Caruso, R., Castellina, A., Catalani, F., Cataldi, G., Cazon, L., Cerda, M., Chinellato, J. A., Chudoba, J., Chytka, L., Clay, R. W., Cerutti, A. C. Cobos, Colalillo, R., Coleman, A., Coluccia, M. R., Conceição, R., Condorelli, A., Consolati, G., Conte, M., Contreras, F., Convenga, F., Santos, D. Correia dos, Covault, C. E., Cristinziani, M., Sanchez, C. S. Cruz, Dasso, S., Daumiller, K., Dawson, B. R., de Almeida, R. M., de Jesús, J., de Jong, S. J., Neto, J. R. T. de Mello, De Mitri, I., de Oliveira, J., Franco, D. de Oliveira, de Palma, F., de Souza, V., De Vito, E., Del Popolo, A., Deligny, O., Deval, L., di Matteo, A., Dobre, M., Dobrigkeit, C., D'Olivo, J. C., Mendes, L. M. Domingues, Anjos, R. C. dos, Ebr, J., Eman, M., Engel, R., Epicoco, I., Erdmann, M., Etchegoyen, A., Falcke, H., Farmer, J., Farrar, G., Fauth, A. C., Fazzini, N., Feldbusch, F., Fenu, F., Fick, B., Figueira, J. M., Filipčič, A., Fitoussi, T., Flaggs, B., Fodran, T., Fujii, T., Fuster, A., Galea, C., Galelli, C., García, B., Gemmeke, H., Gesualdi, F., Gherghel-Lascu, A., Ghia, P. L., Giaccari, U., Giammarchi, M., Glombitza, J., Gobbi, F., Gollan, F., Golup, G., Berisso, M. Gómez, Vitale, P. F. Gómez, Gongora, J. P., González, J. M., González, N., Goos, I., Góra, D., Gorgi, A., Gottowik, M., Grubb, T. D., Guarino, F., Guedes, G. P., Guido, E., Hahn, S., Hamal, P., Hampel, M. R., Hansen, P., Harari, D., Harvey, V. M., Haungs, A., Hebbeker, T., Heck, D., Hojvat, C., Hörandel, J. R., Horvath, P., Hrabovský, M., Huege, T., Insolia, A., Isar, P. G., Janecek, P., Johnsen, J. A., Jurysek, J., Kääpä, A., Kampert, K. H., Keilhauer, B., Khakurdikar, A., Covilakam, V. V. Kizakke, Klages, H. O., Kleifges, M., Kleinfeller, J., Knapp, F., Kunka, N., Lago, B. L., Langner, N., de Oliveira, M. A. Leigui, Lenok, V., Letessier-Selvon, A., Lhenry-Yvon, I., Presti, D. Lo, Lopes, L., López, R., Lu, L., Luce, Q., Lundquist, J. P., Payeras, A. Machado, Majercakova, M., Mandat, D., Manning, B. C., Manshanden, J., Mantsch, P., Marafico, S., Mariani, F. M., Mariazzi, A. G., Mariş, I. C., Marsella, G., Martello, D., Martinelli, S., Bravo, O. Martínez, Martins, M. A., Mastrodicasa, M., Mathes, H. J., Matthews, J., Matthiae, G., Mayotte, E., Mayotte, S., Mazur, P. O., Medina-Tanco, G., Meinert, J., Melo, D., Menshikov, A., Michal, S., Micheletti, M. I., Miramonti, L., Mollerach, S., Montanet, F., Morejon, L., Morello, C., Müller, A. L., Mulrey, K., Mussa, R., Muzio, M., Namasaka, W. M., Nasr-Esfahani, A., Nellen, L., Nicora, G., Niculescu-Oglinzanu, M., Niechciol, M., Nitz, D., Norwood, I., Nosek, D., Novotny, V., Nožka, L., Nucita, A, Núñez, L. A., Oliveira, C., Palatka, M., Pallotta, J., Parente, G., Parra, A., Pawlowsky, J., Pech, M., Pękala, J., Pelayo, R., Martins, E. E. Pereira, Armand, J. Perez, Bertolli, C. Pérez, Perrone, L., Petrera, S., Petrucci, C., Pierog, T., Pimenta, M., Platino, M., Pont, B., Pothast, M., Shavar, M. Pourmohammad, Privitera, P., Prouza, M., Puyleart, A., Querchfeld, S., Rautenberg, J., Ravignani, D., Reininghaus, M., Ridky, J., Riehn, F., Risse, M., Rizi, V., de Carvalho, W. Rodrigues, Rojo, J. Rodriguez, Roncoroni, M. J., Rossoni, S., Roth, M., Roulet, E., Rovero, A. C., Ruehl, P., Saftoiu, A., Saharan, M., Salamida, F., Salazar, H., Salina, G., Gomez, J. D. Sanabria, Sánchez, F., Santos, E. M., Santos, E., Sarazin, F., Sarmento, R., Sato, R., Savina, P., Schäfer, C. M., Scherini, V., Schieler, H., Schimassek, M., Schimp, M., Schlüter, F., Schmidt, D., Scholten, O., Schoorlemmer, H., Schovánek, P., Schröder, F. G., Schulte, J., Schulz, T., Sciutto, S. J., Scornavacche, M., Segreto, A., Sehgal, S., Shivashankara, S. U., Sigl, G., Silli, G., Sima, O., Smau, R., Šmída, R., Sommers, P., Soriano, J. F., Squartini, R., Stadelmaier, M., Stanca, D., Stanič, S., Stasielak, J., Stassi, P., Straub, M., Streich, A., Suárez-Durán, M., Suomijärvi, T., Supanitsky, A. D., Szadkowski, Z., Tapia, A., Taricco, C., Timmermans, C., Tkachenko, O., Tobiska, P., Peixoto, C. J. Todero, Tomé, B., Torrès, Z., Travaini, A., Travnicek, P., Trimarelli, C., Tueros, M., Ulrich, R., Unger, M., Vaclavek, L., Vacula, M., Galicia, J. F. Valdés, Valore, L., Varela, E., Vásquez-Ramírez, A., Veberič, D., Ventura, C., Quispe, I. D. Vergara, Verzi, V., Vicha, J., Vink, J., Vorobiov, S., Watanabe, C., Watson, A. A., Weindl, A., Wiencke, L., Wilczyński, H., Wittkowski, D., Wundheiler, B., Yushkov, A., Zapparrata, O., Zas, E., Zavrtanik, D., and Zavrtanik, M.
Subjects: Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena
Abstract: In this work we present the interpretation of the energy spectrum and mass composition data as measured by the Pierre Auger Collaboration above $6 \times 10^{17}$ eV. We use an astrophysical model with two extragalactic source populations to model the hardening of the cosmic-ray flux at around $5\times 10^{18}$ eV (the so-called "ankle" feature) as a transition between these two components. We find our data to be well reproduced if sources above the ankle emit a mixed composition with a hard spectrum and a low rigidity cutoff. The component below the ankle is required to have a very soft spectrum and a mix of protons and intermediate-mass nuclei. The origin of this intermediate-mass component is not well constrained and it could originate from either Galactic or extragalactic sources. To the aim of evaluating our capability to constrain astrophysical models, we discuss the impact on the fit results of the main experimental systematic uncertainties and of the assumptions about quantities affecting the air shower development as well as the propagation and redshift distribution of injected ultra-high-energy cosmic rays (UHECRs)., Comment: Submitted to JCAP
Published: 2022
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26. Searches for Ultra-High-Energy Photons at the Pierre Auger Observatory

Author: The Pierre Auger Collaboration, Abreu, P., Aglietta, M., Allekotte, I., Cheminant, K. Almeida, Almela, A., Alvarez-Muñiz, J., Yebra, J. Ammerman, Anastasi, G. A., Anchordoqui, L., Andrada, B., Andringa, S., Aramo, C., Ferreira, P. R. Araújo, Arnone, E., Velázquez, J. C. Arteaga, Asorey, H., Assis, P., Avila, G., Avocone, E., Badescu, A. M., Bakalova, A., Balaceanu, A., Barbato, F., Bellido, J. A., Berat, C., Bertaina, M. E., Bhatta, G., Biermann, P. L., Binet, V., Bismark, K., Bister, T., Biteau, J., Blazek, J., Bleve, C., Blümer, J., Boháčová, M., Boncioli, D., Bonifazi, C., Arbeletche, L. Bonneau, Borodai, N., Brack, J., Bretz, T., Orchera, P. G. Brichetto, Briechle, F. L., Buchholz, P., Bueno, A., Buitink, S., Buscemi, M., Büsken, M., Bwembya, A., Caballero-Mora, K. S., Caccianiga, L., Caracas, I., Caruso, R., Castellina, A., Catalani, F., Cataldi, G., Cazon, L., Cerda, M., Chinellato, J. A., Chudoba, J., Chytka, L., Clay, R. W., Cerutti, A. C. Cobos, Colalillo, R., Coleman, A., Coluccia, M. R., Conceição, R., Condorelli, A., Consolati, G., Contreras, F., Convenga, F., Santos, D. Correia dos, Covault, C. E., Cristinziani, M., Dasso, S., Daumiller, K., Dawson, B. R., de Almeida, R. M., de Jesús, J., de Jong, S. J., Neto, J. R. T. de Mello, De Mitri, I., de Oliveira, J., Franco, D. de Oliveira, de Palma, F., de Souza, V., De Vito, E., Del Popolo, A., Deligny, O., Deval, L., di Matteo, A., Dobre, M., Dobrigkeit, C., D'Olivo, J. C., Mendes, L. M. Domingues, Anjos, R. C. dos, Ebr, J., Eman, M., Engel, R., Epicoco, I., Erdmann, M., Etchegoyen, A., Falcke, H., Farmer, J., Farrar, G., Fauth, A. C., Fazzini, N., Feldbusch, F., Fenu, F., Fick, B., Figueira, J. M., Filipčič, A., Fitoussi, T., Fodran, T., Fujii, T., Fuster, A., Galea, C., Galelli, C., García, B., Gemmeke, H., Gesualdi, F., Gherghel-Lascu, A., Ghia, P. L., Giaccari, U., Giammarchi, M., Glombitza, J., Gobbi, F., Gollan, F., Golup, G., Berisso, M. Gómez, Vitale, P. F. Gómez, Gongora, J. P., González, J. M., González, N., Goos, I., Góra, D., Gorgi, A., Gottowik, M., Grubb, T. D., Guarino, F., Guedes, G. P., Guido, E., Hahn, S., Hamal, P., Hampel, M. R., Hansen, P., Harari, D., Harvey, V. M., Haungs, A., Hebbeker, T., Heck, D., Hojvat, C., Hörandel, J. R., Horvath, P., Hrabovský, M., Huege, T., Insolia, A., Isar, P. G., Janecek, P., Johnsen, J. A., Jurysek, J., Kääpä, A., Kampert, K. H., Keilhauer, B., Khakurdikar, A., Covilakam, V. V. Kizakke, Klages, H. O., Kleifges, M., Kleinfeller, J., Knapp, F., Kunka, N., Lago, B. L., Langner, N., de Oliveira, M. A. Leigui, Lenok, V., Letessier-Selvon, A., Lhenry-Yvon, I., Presti, D. Lo, Lopes, L., López, R., Lu, L., Luce, Q., Lundquist, J. P., Payeras, A. Machado, Mancarella, G., Mandat, D., Manning, B. C., Manshanden, J., Mantsch, P., Marafico, S., Mariani, F. M., Mariazzi, A. G., Mariş, I. C., Marsella, G., Martello, D., Martinelli, S., Bravo, O. Martínez, Martins, M. A., Mastrodicasa, M., Mathes, H. J., Matthews, J., Matthiae, G., Mayotte, E., Mayotte, S., Mazur, P. O., Medina-Tanco, G., Melo, D., Menshikov, A., Michal, S., Micheletti, M. I., Miramonti, L., Mollerach, S., Montanet, F., Morejon, L., Morello, C., Müller, A. L., Mulrey, K., Mussa, R., Muzio, M., Namasaka, W. M., Nasr-Esfahani, A., Nellen, L., Nicora, G., Niculescu-Oglinzanu, M., Niechciol, M., Nitz, D., Norwood, I., Nosek, D., Novotny, V., Nožka, L., Nucita, A, Núñez, L. A., Oliveira, C., Palatka, M., Pallotta, J., Parente, G., Parra, A., Pawlowsky, J., Pech, M., Pękala, J., Pelayo, R., Martins, E. E. Pereira, Armand, J. Perez, Bertolli, C. Pérez, Perrone, L., Petrera, S., Petrucci, C., Pierog, T., Pimenta, M., Platino, M., Pont, B., Pothast, M., Shavar, M. Pourmohammad, Privitera, P., Prouza, M., Puyleart, A., Querchfeld, S., Rautenberg, J., Ravignani, D., Reininghaus, M., Ridky, J., Riehn, F., Risse, M., Rizi, V., de Carvalho, W. Rodrigues, Rojo, J. Rodriguez, Roncoroni, M. J., Rossoni, S., Roth, M., Roulet, E., Rovero, A. C., Ruehl, P., Saftoiu, A., Saharan, M., Salamida, F., Salazar, H., Salina, G., Gomez, J. D. Sanabria, Sánchez, F., Santos, E. M., Santos, E., Sarazin, F., Sarmento, R., Sato, R., Savina, P., Schäfer, C. M., Scherini, V., Schieler, H., Schimassek, M., Schimp, M., Schlüter, F., Schmidt, D., Scholten, O., Schoorlemmer, H., Schovánek, P., Schröder, F. G., Schulte, J., Schulz, T., Sciutto, S. J., Scornavacche, M., Segreto, A., Sehgal, S., Shivashankara, S. U., Sigl, G., Silli, G., Sima, O., Smau, R., Šmída, R., Sommers, P., Soriano, J. F., Squartini, R., Stadelmaier, M., Stanca, D., Stanič, S., Stasielak, J., Stassi, P., Straub, M., Streich, A., Suárez-Durán, M., Sudholz, T., Suomijärvi, T., Supanitsky, A. D., Szadkowski, Z., Tapia, A., Taricco, C., Timmermans, C., Tkachenko, O., Tobiska, P., Peixoto, C. J. Todero, Tomé, B., Torrès, Z., Travaini, A., Travnicek, P., Trimarelli, C., Tueros, M., Ulrich, R., Unger, M., Vaclavek, L., Vacula, M., Galicia, J. F. Valdés, Valore, L., Varela, E., Vásquez-Ramírez, A., Veberič, D., Ventura, C., Quispe, I. D. Vergara, Verzi, V., Vicha, J., Vink, J., Vorobiov, S., Watanabe, C., Watson, A. A., Weindl, A., Wiencke, L., Wilczyński, H., Wittkowski, D., Wundheiler, B., Yushkov, A., Zapparrata, O., Zas, E., Zavrtanik, D., Zavrtanik, M., and Zehrer, L.
Subjects: Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena
Abstract: The Pierre Auger Observatory, being the largest air-shower experiment in the world, offers an unprecedented exposure to neutral particles at the highest energies. Since the start of data taking more than 18 years ago, various searches for ultra-high-energy (UHE, $E\gtrsim10^{17}\,\text{eV}$) photons have been performed: either for a diffuse flux of UHE photons, for point sources of UHE photons or for UHE photons associated with transient events like gravitational wave events. In the present paper, we summarize these searches and review the current results obtained using the wealth of data collected by the Pierre Auger Observatory., Comment: Review article accepted for publication in Universe (special issue on ultra-high energy photons)
Published: 2022
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27. Atmospheric muons measured with the KM3NeT detectors in comparison with updated numeric predictions

Author: Aiello, S., Albert, A., Alshamsi, M., Alves Garre, S., Ambrosone, A., Ameli, F., Andre, M., Androutsou, E., Anguita, M., Aphecetche, L., Ardid, M., Ardid, S., Arsenic, A., Atmani, H., Aublin, J., Badaracco, F., Bailly-Salins, L., Bardačová, Z., Baret, B., Bariego-Quintana, A., Pree, S. Basegmez du, Becherini, Y., Bendahman, M., Benfenati, F., Benhassi, M., Benoit, D. M., Berbee, E., Bertin, V., Biagi, S., Boettcher, M., Bonanno, D., Boumaaza, J., Bouta, M., Bouwhuis, M., Bozza, C., Bozza, R. M., Brânzaş, H., Bretaudeau, F., Breuhaus, M., Bruijn, R., Brunner, J., Bruno, R., Buis, E., Buompane, R., Busto, J., Caiffi, B., Calvo, D., Campion, S., Capone, A., Carenini, F., Carretero, V., Cartraud, T., Castaldi, P., Cecchini, V., Celli, S., Cerisy, L., Chabab, M., Chadolias, M., Chen, A., Cherubini, S., Chiarusi, T., Circella, M., Cocimano, R., Coelho, J. A. B., Coleiro, A., Condorelli, A., Coniglione, R., Coyle, P., Creusot, A., Cuttone, G., Dallier, R., Darras, Y., De Benedittis, A., De Martino, B., Decoene, V., Del Burgo, R., Del Rosso, I., Mauro, L. S. Di, Di Palma, I., Díaz, A. F., Diaz, C., Diego-Tortosa, D., Distefano, C., Domi, A., Donzaud, C., Dornic, D., Dörr, M., Drakopoulou, E., Drouhin, D., Ducoin, J.-G., Dvornický, R., Eberl, T., Eckerová, E., Eddymaoui, A., van Eeden, T., Eff, M., van Eijk, D., El Bojaddaini, I., El Hedri, S., Enzenhöfer, A., Ferrara, G., Filipović, M. D., Filippini, F., Franciotti, D., Fusco, L. A., Gagliardini, S., Gal, T., Méndez, J. García, Soto, A. Garcia, Oliver, C. Gatius, Geißelbrecht, N., Ghaddari, H., Gialanella, L., Gibson, B. K., Giorgio, E., Goos, I., Goswami, P., Gozzini, S. R., Gracia, R., Graf, K., Guidi, C., Guillon, B., Gutiérrez, M., Haack, C., van Haren, H., Heijboer, A., Hekalo, A., Hennig, L., Hernández-Rey, J. J., Ibnsalih, W. Idrissi, Illuminati, G., Joly, D., de Jong, M., de Jong, P., Jung, B. J., Kalaczyński, P., Kalekin, O., Katz, U. F., Khatun, A., Kistauri, G., Kopper, C., Kouchner, A., Kueviakoe, V., Kulikovskiy, V., Kvatadze, R., Labalme, M., Lahmann, R., Larosa, G., Lastoria, C., Lazo, A., Le Stum, S., Lehaut, G., Leonora, E., Lessing, N., Levi, G., Longhitano, F., Magnani, F., Majumdar, J., Malerba, L., Mamedov, F., Mańczak, J., Manfreda, A., Marconi, M., Margiotta, A., Marinelli, A., Markou, C., Martin, L., Marzaioli, F., Mastrodicasa, M., Mastroianni, S., Miccichè, S., Miele, G., Migliozzi, P., Migneco, E., Mitsou, M. L., Mollo, C. M., Morales-Gallegos, L., Moretti, G., Moussa, A., Mateo, I. Mozun, Muller, R., Musone, M. R., Musumeci, M., Navas, S., Nayerhoda, A., Nicolau, C. A., Nkosi, B., Fearraigh, B. Ó., Oliviero, V., Orlando, A., Oukacha, E., Paesani, D., González, J. Palacios, Papalashvili, G., Parisi, V., Pastor Gomez, E. J., Păun, A. M., Păvălaş, G. E., Pelegris, I., Peña Martínez, S., Perrin-Terrin, M., Perronnel, J., Pestel, V., Pestes, R., Piattelli, P., Poirè, C., Popa, V., Pradier, T., Prado, J., Pulvirenti, S., Quiroz-Rangel, C. A., Rahaman, U., Randazzo, N., Razzaque, S., Rea, I. C., Real, D., Riccobene, G., Robinson, J., Romanov, A., Šaina, A., Greus, F. Salesa, Samtleben, D. F. E., Losa, A. Sánchez, Sanfilippo, S., Sanguineti, M., Santonastaso, C., Santonocito, D., Sapienza, P., Schnabel, J., Schumann, J., Schutte, H. M., Seneca, J., Sennan, N., Setter, B., Sgura, I., Shanidze, R., Sharma, A., Shitov, Y., Šimkovic, F., Simonelli, A., Sinopoulou, A., Smirnov, M. V., Spisso, B., Spurio, M., Stavropoulos, D., Štekl, I., Taiuti, M., Tayalati, Y., Thiersen, H., Melo, I. Tosta e, Tragia, E., Trocmé, B., Tsourapis, V., Tudorache, A., Tzamariudaki, E., Vacheret, A., Melchor, A. Valer, Valsecchi, V., Elewyck, V. Van, Vannoye, G., Vasileiadis, G., de Sola, F. Vazquez, Veutro, A., Viola, S., Vivolo, D., Wilms, J., de Wolf, E., Yepes-Ramirez, H., Yvon, I., Zarpapis, G., Zavatarelli, S., Zegarelli, A., Zito, D., Zornoza, J. D., Zúñiga, J., and Zywucka, N.
Published: 2024
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28. Search for photons above 10$^{19}$ eV with the surface detector of the Pierre Auger Observatory

Author: The Pierre Auger Collaboration, Abreu, P., Aglietta, M., Allekotte, I., Cheminant, K. Almeida, Almela, A., Alvarez-Muñiz, J., Yebra, J. Ammerman, Anastasi, G. A., Anchordoqui, L., Andrada, B., Andringa, S., Aramo, C., Ferreira, P. R. Araújo, Arnone, E., Velázquez, J. C. Arteaga, Asorey, H., Assis, P., Avila, G., Avocone, E., Badescu, A. M., Bakalova, A., Balaceanu, A., Barbato, F., Bellido, J. A., Berat, C., Bertaina, M. E., Bhatta, G., Biermann, P. L., Binet, V., Bismark, K., Bister, T., Biteau, J., Blazek, J., Bleve, C., Blümer, J., Boháčová, M., Boncioli, D., Bonifazi, C., Arbeletche, L. Bonneau, Borodai, N., Brack, J., Bretz, T., Orchera, P. G. Brichetto, Briechle, F. L., Buchholz, P., Bueno, A., Buitink, S., Buscemi, M., Büsken, M., Bwembya, A., Caballero-Mora, K. S., Caccianiga, L., Caracas, I., Caruso, R., Castellina, A., Catalani, F., Cataldi, G., Cazon, L., Cerda, M., Chinellato, J. A., Chudoba, J., Chytka, L., Clay, R. W., Cerutti, A. C. Cobos, Colalillo, R., Coleman, A., Coluccia, M. R., Conceição, R., Condorelli, A., Consolati, G., Contreras, F., Convenga, F., Santos, D. Correia dos, Covault, C. E., Cristinziani, M., Dasso, S., Daumiller, K., Dawson, B. R., de Almeida, R. M., de Jesús, J., de Jong, S. J., Neto, J. R. T. de Mello, De Mitri, I., de Oliveira, J., Franco, D. de Oliveira, de Palma, F., de Souza, V., De Vito, E., Del Popolo, A., Deligny, O., Deval, L., di Matteo, A., Dobre, M., Dobrigkeit, C., D'Olivo, J. C., Mendes, L. M. Domingues, Anjos, R. C. dos, Ebr, J., Eman, M., Engel, R., Epicoco, I., Erdmann, M., Escobar, C. O., Etchegoyen, A., Falcke, H., Farmer, J., Farrar, G., Fauth, A. C., Fazzini, N., Feldbusch, F., Fenu, F., Fick, B., Figueira, J. M., Filipčič, A., Fitoussi, T., Fodran, T., Fujii, T., Fuster, A., Galea, C., Galelli, C., García, B., Gemmeke, H., Gesualdi, F., Gherghel-Lascu, A., Ghia, P. L., Giaccari, U., Giammarchi, M., Glombitza, J., Gobbi, F., Gollan, F., Golup, G., Berisso, M. Gómez, Vitale, P. F. Gómez, Gongora, J. P., González, J. M., González, N., Goos, I., Góra, D., Gorgi, A., Gottowik, M., Grubb, T. D., Guarino, F., Guedes, G. P., Guido, E., Hahn, S., Hamal, P., Hampel, M. R., Hansen, P., Harari, D., Harvey, V. M., Haungs, A., Hebbeker, T., Heck, D., Hojvat, C., Hörandel, J. R., Horvath, P., Hrabovský, M., Huege, T., Insolia, A., Isar, P. G., Janecek, P., Johnsen, J. A., Jurysek, J., Kääpä, A., Kampert, K. H., Keilhauer, B., Khakurdikar, A., Covilakam, V. V. Kizakke, Klages, H. O., Kleifges, M., Kleinfeller, J., Knapp, F., Krohm, N., Kunka, N., Lago, B. L., Langner, N., de Oliveira, M. A. Leigui, Lenok, V., Letessier-Selvon, A., Lhenry-Yvon, I., Presti, D. Lo, Lopes, L., López, R., Lu, L., Luce, Q., Lundquist, J. P., Payeras, A. Machado, Mancarella, G., Mandat, D., Manning, B. C., Manshanden, J., Mantsch, P., Marafico, S., Mariani, F. M., Mariazzi, A. G., Mariş, I. C., Marsella, G., Martello, D., Martinelli, S., Bravo, O. Martínez, Martins, M. A., Mastrodicasa, M., Mathes, H. J., Matthews, J., Matthiae, G., Mayotte, E., Mayotte, S., Mazur, P. O., Medina-Tanco, G., Melo, D., Menshikov, A., Michal, S., Micheletti, M. I., Miramonti, L., Mollerach, S., Montanet, F., Morejon, L., Morello, C., Müller, A. L., Mulrey, K., Mussa, R., Muzio, M., Namasaka, W. M., Nasr-Esfahani, A., Nellen, L., Nicora, G., Niculescu-Oglinzanu, M., Niechciol, M., Nitz, D., Norwood, I., Nosek, D., Novotny, V., Nožka, L., Nucita, A, Núñez, L. A., Oliveira, C., Palatka, M., Pallotta, J., Papenbreer, P., Parente, G., Parra, A., Pawlowsky, J., Pech, M., Pękala, J., Pelayo, R., Martins, E. E. Pereira, Armand, J. Perez, Bertolli, C. Pérez, Perrone, L., Petrera, S., Petrucci, C., Pierog, T., Pimenta, M., Platino, M., Pont, B., Pothast, M., Shavar, M. Pourmohammad, Privitera, P., Prouza, M., Puyleart, A., Querchfeld, S., Rautenberg, J., Ravignani, D., Reininghaus, M., Ridky, J., Riehn, F., Risse, M., Rizi, V., de Carvalho, W. Rodrigues, Rojo, J. Rodriguez, Roncoroni, M. J., Rossoni, S., Roth, M., Roulet, E., Rovero, A. C., Ruehl, P., Saftoiu, A., Saharan, M., Salamida, F., Salazar, H., Salina, G., Gomez, J. D. Sanabria, Sánchez, F., Santos, E. M., Santos, E., Sarazin, F., Sarmento, R., Sato, R., Savina, P., Schäfer, C. M., Scherini, V., Schieler, H., Schimassek, M., Schimp, M., Schlüter, F., Schmidt, D., Scholten, O., Schoorlemmer, H., Schovánek, P., Schröder, F. G., Schulte, J., Schulz, T., Sciutto, S. J., Scornavacche, M., Segreto, A., Sehgal, S., Shivashankara, S. U., Sigl, G., Silli, G., Sima, O., Smau, R., Šmída, R., Sommers, P., Soriano, J. F., Squartini, R., Stadelmaier, M., Stanca, D., Stanič, S., Stasielak, J., Stassi, P., Straub, M., Streich, A., Suárez-Durán, M., Sudholz, T., Suomijärvi, T., Supanitsky, A. D., Szadkowski, Z., Tapia, A., Taricco, C., Timmermans, C., Tkachenko, O., Tobiska, P., Peixoto, C. J. Todero, Tomé, B., Torrès, Z., Travaini, A., Travnicek, P., Trimarelli, C., Tueros, M., Ulrich, R., Unger, M., Vaclavek, L., Vacula, M., Galicia, J. F. Valdés, Valore, L., Varela, E., Vásquez-Ramírez, A., Veberič, D., Ventura, C., Quispe, I. D. Vergara, Verzi, V., Vicha, J., Vink, J., Vorobiov, S., Watanabe, C., Watson, A. A., Weindl, A., Wiencke, L., Wilczyński, H., Wittkowski, D., Wundheiler, B., Yushkov, A., Zapparrata, O., Zas, E., Zavrtanik, D., Zavrtanik, M., and Zehrer, L.
Subjects: Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena
Abstract: We use the surface detector of the Pierre Auger Observatory to search for air showers initiated by photons with an energy above $10^{19}$ eV. Photons in the zenith angle range from 30$^\circ$ to 60$^\circ$ can be identified in the overwhelming background of showers initiated by charged cosmic rays through the broader time structure of the signals induced in the water-Cherenkov detectors of the array and the steeper lateral distribution of shower particles reaching ground. Applying the search method to data collected between January 2004 and June 2020, upper limits at 95\% CL are set to an $E^{-2}$ diffuse flux of ultra-high energy photons above $10^{19}$ eV, $2{\times}10^{19}$ eV and $4{\times}10^{19}$ eV amounting to $2.11{\times}10^{-3}$, $3.12{\times}10^{-4}$ and $1.72{\times}10^{-4}$ km$^{-2}$ sr$^{-1}$ yr$^{-1}$, respectively. While the sensitivity of the present search around $2 \times 10^{19}$ eV approaches expectations of cosmogenic photon fluxes in the case of a pure-proton composition, it is one order of magnitude above those from more realistic mixed-composition models. The inferred limits have also implications for the search of super-heavy dark matter that are discussed and illustrated., Comment: 21 pages, 8 figures
Published: 2022

29. Cosmological implications of photon-flux upper limits at ultra-high energies in scenarios of Planckian-interacting massive particles for dark matter

Author: The Pierre Auger Collaboration, Abreu, P., Aglietta, M., Albury, J. M., Allekotte, I., Cheminant, K. Almeida, Almela, A., Alvarez-Muñiz, J., Batista, R. Alves, Yebra, J. Ammerman, Anastasi, G. A., Anchordoqui, L., Andrada, B., Andringa, S., Aramo, C., Ferreira, P. R. Araújo, Arnone, E., Velázquez, J. C. Arteaga, Asorey, H., Assis, P., Avila, G., Avocone, E., Badescu, A. M., Bakalova, A., Balaceanu, A., Barbato, F., Bellido, J. A., Berat, C., Bertaina, M. E., Bhatta, G., Biermann, P. L., Binet, V., Bismark, K., Bister, T., Biteau, J., Blazek, J., Bleve, C., Blümer, J., Boháčová, M., Boncioli, D., Bonifazi, C., Arbeletche, L. Bonneau, Borodai, N., Botti, A. M., Brack, J., Bretz, T., Orchera, P. G. Brichetto, Briechle, F. L., Buchholz, P., Bueno, A., Buitink, S., Buscemi, M., Büsken, M., Caballero-Mora, K. S., Caccianiga, L., Canfora, F., Caracas, I., Caruso, R., Castellina, A., Catalani, F., Cataldi, G., Cazon, L., Cerda, M., Chinellato, J. A., Chudoba, J., Chytka, L., Clay, R. W., Cerutti, A. C. Cobos, Colalillo, R., Coleman, A., Coluccia, M. R., Conceição, R., Condorelli, A., Consolati, G., Contreras, F., Convenga, F., Santos, D. Correia dos, Covault, C. E., Dasso, S., Daumiller, K., Dawson, B. R., Day, J. A., de Almeida, R. M., de Jesús, J., de Jong, S. J., Neto, J. R. T. de Mello, De Mitri, I., de Oliveira, J., Franco, D. de Oliveira, de Palma, F., de Souza, V., De Vito, E., Del Popolo, A., del Río, M., Deligny, O., Deval, L., di Matteo, A., Dobre, M., Dobrigkeit, C., D'Olivo, J. C., Mendes, L. M. Domingues, Anjos, R. C. dos, Dova, M. T., Ebr, J., Engel, R., Epicoco, I., Erdmann, M., Escobar, C. O., Etchegoyen, A., Falcke, H., Farmer, J., Farrar, G., Fauth, A. C., Fazzini, N., Feldbusch, F., Fenu, F., Fick, B., Figueira, J. M., Filipčič, A., Fitoussi, T., Fodran, T., Fujii, T., Fuster, A., Galea, C., Galelli, C., García, B., Vegas, A. L. Garcia, Gemmeke, H., Gesualdi, F., Gherghel-Lascu, A., Ghia, P. L., Giaccari, U., Giammarchi, M., Glombitza, J., Gobbi, F., Gollan, F., Golup, G., Berisso, M. Gómez, Vitale, P. F. Gómez, Gongora, J. P., González, J. M., González, N., Goos, I., Góra, D., Gorgi, A., Gottowik, M., Grubb, T. D., Guarino, F., Guedes, G. P., Guido, E., Hahn, S., Hamal, P., Hampel, M. R., Hansen, P., Harari, D., Harvey, V. M., Haungs, A., Hebbeker, T., Heck, D., Hill, G. C., Hojvat, C., Hörandel, J. R., Horvath, P., Hrabovský, M., Huege, T., Insolia, A., Isar, P. G., Janecek, P., Johnsen, J. A., Jurysek, J., Kääpä, A., Kampert, K. H., Keilhauer, B., Khakurdikar, A., Covilakam, V. V. Kizakke, Klages, H. O., Kleifges, M., Kleinfeller, J., Knapp, F., Kunka, N., Lago, B. L., Langner, N., de Oliveira, M. A. Leigui, Lenok, V., Letessier-Selvon, A., Lhenry-Yvon, I., Presti, D. Lo, Lopes, L., López, R., Lu, L., Luce, Q., Lundquist, J. P., Payeras, A. Machado, Mancarella, G., Mandat, D., Manning, B. C., Manshanden, J., Mantsch, P., Marafico, S., Mariani, F. M., Mariazzi, A. G., Mariş, I. C., Marsella, G., Martello, D., Martinelli, S., Bravo, O. Martínez, Mastrodicasa, M., Mathes, H. J., Matthews, J., Matthiae, G., Mayotte, E., Mayotte, S., Mazur, P. O., Medina-Tanco, G., Melo, D., Menshikov, A., Michal, S., Micheletti, M. I., Miramonti, L., Mollerach, S., Montanet, F., Morejon, L., Morello, C., Mostafá, M., Müller, A. L., Muller, M. A., Mulrey, K., Mussa, R., Muzio, M., Namasaka, W. M., Nasr-Esfahani, A., Nellen, L., Nicora, G., Niculescu-Oglinzanu, M., Niechciol, M., Nitz, D., Norwood, I., Nosek, D., Novotny, V., Nožka, L., Nucita, A, Núñez, L. A., Oliveira, C., Palatka, M., Pallotta, J., Papenbreer, P., Parente, G., Parra, A., Pawlowsky, J., Pech, M., Pękala, J., Pelayo, R., Peña-Rodriguez, J., Martins, E. E. Pereira, Armand, J. Perez, Bertolli, C. Pérez, Perrone, L., Petrera, S., Petrucci, C., Pierog, T., Pimenta, M., Pirronello, V., Platino, M., Pont, B., Pothast, M., Privitera, P., Prouza, M., Puyleart, A., Querchfeld, S., Rautenberg, J., Ravignani, D., Reininghaus, M., Ridky, J., Riehn, F., Risse, M., Rizi, V., de Carvalho, W. Rodrigues, Rojo, J. Rodriguez, Roncoroni, M. J., Rossoni, S., Roth, M., Roulet, E., Rovero, A. C., Ruehl, P., Saftoiu, A., Saharan, M., Salamida, F., Salazar, H., Salina, G., Gomez, J. D. Sanabria, Sánchez, F., Santos, E. M., Santos, E., Sarazin, F., Sarmento, R., Sarmiento-Cano, C., Sato, R., Savina, P., Schäfer, C. M., Scherini, V., Schieler, H., Schimassek, M., Schimp, M., Schlüter, F., Schmidt, D., Scholten, O., Schoorlemmer, H., Schovánek, P., Schröder, F. G., Schulte, J., Schulz, T., Sciutto, S. J., Scornavacche, M., Segreto, A., Sehgal, S., Shellard, R. C., Sigl, G., Silli, G., Sima, O., Smau, R., Šmída, R., Sommers, P., Soriano, J. F., Squartini, R., Stadelmaier, M., Stanca, D., Stanič, S., Stasielak, J., Stassi, P., Streich, A., Suárez-Durán, M., Sudholz, T., Suomijärvi, T., Supanitsky, A. D., Szadkowski, Z., Tapia, A., Taricco, C., Timmermans, C., Tkachenko, O., Tobiska, P., Peixoto, C. J. Todero, Tomé, B., Torrès, Z., Travaini, A., Travnicek, P., Trimarelli, C., Tueros, M., Ulrich, R., Unger, M., Vaclavek, L., Vacula, M., Galicia, J. F. Valdés, Valore, L., Varela, E., Vásquez-Ramírez, A., Veberič, D., Ventura, C., Quispe, I. D. Vergara, Verzi, V., Vicha, J., Vink, J., Vorobiov, S., Wahlberg, H., Watanabe, C., Watson, A. A., Weindl, A., Wiencke, L., Wilczyński, H., Wittkowski, D., Wundheiler, B., Yushkov, A., Zapparrata, O., Zas, E., Zavrtanik, D., Zavrtanik, M., Zehrer, L., and Aloisio, R.
Subjects: Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena, Astrophysics - Cosmology and Nongalactic Astrophysics, High Energy Physics - Phenomenology
Abstract: Using the data of the Pierre Auger Observatory, we report on a search for signatures that would be suggestive of super-heavy particles decaying in the Galactic halo. From the lack of signal, we present upper limits for different energy thresholds above ${\gtrsim}10^8$\,GeV on the secondary by-product fluxes expected from the decay of the particles. Assuming that the energy density of these super-heavy particles matches that of dark matter observed today, we translate the upper bounds on the particle fluxes into tight constraints on the couplings governing the decay process as a function of the particle mass. Instantons, which are non-perturbative solutions to Yang-Mills equations, can give rise to decay channels otherwise forbidden and transform stable particles into meta-stable ones. Assuming such instanton-induced decay processes, we derive a bound on the reduced coupling constant of gauge interactions in the dark sector: $\alpha_X \lesssim 0.09$, for $10^{9} \lesssim M_X/\text{GeV} < 10^{19}$. Conversely, we obtain that, for instance, a reduced coupling constant $\alpha_X = 0.09$ excludes masses $M_X \gtrsim 3\times 10^{13}~$GeV. In the context of dark matter production from gravitational interactions alone during the reheating epoch, we derive constraints on the parameter space that involves, in addition to $M_X$ and $\alpha_X$, the Hubble rate at the end of inflation, the reheating efficiency, and the non-minimal coupling of the Higgs with curvature., Comment: 15 pages, 8 figures, Accompanying paper of arXiv:2203.08854, accepted for publication in Phys. Rev. D
Published: 2022

30. Arrival Directions of Cosmic Rays above 32 EeV from Phase One of the Pierre Auger Observatory

Author: The Pierre Auger Collaboration, Abreu, P., Aglietta, M., Albury, J. M., Allekotte, I., Cheminant, K. Almeida, Almela, A., Alvarez-Muñiz, J., Batista, R. Alves, Yebra, J. Ammerman, Anastasi, G. A., Anchordoqui, L., Andrada, B., Andringa, S., Aramo, C., Ferreira, P. R. Araújo, Arnone, E., Velázquez, J. C. Arteaga, Asorey, H., Assis, P., Avila, G., Avocone, E., Badescu, A. M., Bakalova, A., Balaceanu, A., Barbato, F., Bellido, J. A., Berat, C., Bertaina, M. E., Bhatta, G., Biermann, P. L., Binet, V., Bismark, K., Bister, T., Biteau, J., Blazek, J., Bleve, C., Blümer, J., Boháčová, M., Boncioli, D., Bonifazi, C., Arbeletche, L. Bonneau, Borodai, N., Botti, A. M., Brack, J., Bretz, T., Orchera, P. G. Brichetto, Briechle, F. L., Buchholz, P., Bueno, A., Buitink, S., Buscemi, M., Büsken, M., Caballero-Mora, K. S., Caccianiga, L., Canfora, F., Caracas, I., Caruso, R., Castellina, A., Catalani, F., Cataldi, G., Cazon, L., Cerda, M., Chinellato, J. A., Chudoba, J., Chytka, L., Clay, R. W., Cerutti, A. C. Cobos, Colalillo, R., Coleman, A., Coluccia, M. R., Conceição, R., Condorelli, A., Consolati, G., Contreras, F., Convenga, F., Santos, D. Correia dos, Covault, C. E., Dasso, S., Daumiller, K., Dawson, B. R., Day, J. A., de Almeida, R. M., de Jesús, J., de Jong, S. J., Neto, J. R. T. de Mello, De Mitri, I., de Oliveira, J., Franco, D. de Oliveira, de Palma, F., de Souza, V., De Vito, E., Del Popolo, A., del Río, M., Deligny, O., Deval, L., di Matteo, A., Dobre, M., Dobrigkeit, C., D'Olivo, J. C., Mendes, L. M. Domingues, Anjos, R. C. dos, Dova, M. T., Ebr, J., Engel, R., Epicoco, I., Erdmann, M., Escobar, C. O., Etchegoyen, A., Falcke, H., Farmer, J., Farrar, G., Fauth, A. C., Fazzini, N., Feldbusch, F., Fenu, F., Fick, B., Figueira, J. M., Filipčič, A., Fitoussi, T., Fodran, T., Fujii, T., Fuster, A., Galea, C., Galelli, C., García, B., Gemmeke, H., Gesualdi, F., Gherghel-Lascu, A., Ghia, P. L., Giaccari, U., Giammarchi, M., Glombitza, J., Gobbi, F., Gollan, F., Golup, G., Berisso, M. Gómez, Vitale, P. F. Gómez, Gongora, J. P., González, J. M., González, N., Goos, I., Góra, D., Gorgi, A., Gottowik, M., Grubb, T. D., Guarino, F., Guedes, G. P., Guido, E., Hahn, S., Hamal, P., Hampel, M. R., Hansen, P., Harari, D., Harvey, V. M., Haungs, A., Hebbeker, T., Heck, D., Hill, G. C., Hojvat, C., Hörandel, J. R., Horvath, P., Hrabovský, M., Huege, T., Insolia, A., Isar, P. G., Janecek, P., Johnsen, J. A., Jurysek, J., Kääpä, A., Kampert, K. H., Keilhauer, B., Khakurdikar, A., Covilakam, V. V. Kizakke, Klages, H. O., Kleifges, M., Kleinfeller, J., Knapp, F., Kunka, N., Lago, B. L., Langner, N., de Oliveira, M. A. Leigui, Lenok, V., Letessier-Selvon, A., Lhenry-Yvon, I., Presti, D. Lo, Lopes, L., López, R., Lu, L., Luce, Q., Lundquist, J. P., Payeras, A. Machado, Mancarella, G., Mandat, D., Manning, B. C., Manshanden, J., Mantsch, P., Marafico, S., Mariani, F. M., Mariazzi, A. G., Mariş, I. C., Marsella, G., Martello, D., Martinelli, S., Bravo, O. Martínez, Mastrodicasa, M., Mathes, H. J., Matthews, J., Matthiae, G., Mayotte, E., Mayotte, S., Mazur, P. O., Medina-Tanco, G., Melo, D., Menshikov, A., Michal, S., Micheletti, M. I., Miramonti, L., Mollerach, S., Montanet, F., Morejon, L., Morello, C., Mostafá, M., Müller, A. L., Muller, M. A., Mulrey, K., Mussa, R., Muzio, M., Namasaka, W. M., Nasr-Esfahani, A., Nellen, L., Nicora, G., Niculescu-Oglinzanu, M., Niechciol, M., Nitz, D., Norwood, I., Nosek, D., Novotny, V., Nožka, L., Nucita, A, Núñez, L. A., Oliveira, C., Palatka, M., Pallotta, J., Papenbreer, P., Parente, G., Parra, A., Pawlowsky, J., Pech, M., Pękala, J., Pelayo, R., Peña-Rodriguez, J., Martins, E. E. Pereira, Armand, J. Perez, Bertolli, C. Pérez, Perrone, L., Petrera, S., Petrucci, C., Pierog, T., Pimenta, M., Pirronello, V., Platino, M., Pont, B., Pothast, M., Privitera, P., Prouza, M., Puyleart, A., Querchfeld, S., Rautenberg, J., Ravignani, D., Reininghaus, M., Ridky, J., Riehn, F., Risse, M., Rizi, V., de Carvalho, W. Rodrigues, Rojo, J. Rodriguez, Roncoroni, M. J., Rossoni, S., Roth, M., Roulet, E., Rovero, A. C., Ruehl, P., Saftoiu, A., Saharan, M., Salamida, F., Salazar, H., Salina, G., Gomez, J. D. Sanabria, Sánchez, F., Santos, E. M., Santos, E., Sarazin, F., Sarmento, R., Sato, R., Savina, P., Schäfer, C. M., Scherini, V., Schieler, H., Schimassek, M., Schimp, M., Schlüter, F., Schmidt, D., Scholten, O., Schoorlemmer, H., Schovánek, P., Schröder, F. G., Schulte, J., Schulz, T., Sciutto, S. J., Scornavacche, M., Segreto, A., Sehgal, S., Shellard, R. C., Sigl, G., Silli, G., Sima, O., Smau, R., Šmída, R., Sommers, P., Soriano, J. F., Squartini, R., Stadelmaier, M., Stanca, D., Stanič, S., Stasielak, J., Stassi, P., Straub, M., Streich, A., Suárez-Durán, M., Sudholz, T., Suomijärvi, T., Supanitsky, A. D., Szadkowski, Z., Tapia, A., Taricco, C., Timmermans, C., Tkachenko, O., Tobiska, P., Peixoto, C. J. Todero, Tomé, B., Torrès, Z., Travaini, A., Travnicek, P., Trimarelli, C., Tueros, M., Ulrich, R., Unger, M., Vaclavek, L., Vacula, M., Galicia, J. F. Valdés, Valore, L., Varela, E., Vásquez-Ramírez, A., Veberič, D., Ventura, C., Quispe, I. D. Vergara, Verzi, V., Vicha, J., Vink, J., Vorobiov, S., Wahlberg, H., Watanabe, C., Watson, A. A., Weindl, A., Wiencke, L., Wilczyński, H., Wittkowski, D., Wundheiler, B., Yushkov, A., Zapparrata, O., Zas, E., Zavrtanik, D., Zavrtanik, M., and Zehrer, L.
Subjects: Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena, Astrophysics - Cosmology and Nongalactic Astrophysics
Abstract: A promising energy range to look for angular correlation between cosmic rays of extragalactic origin and their sources is at the highest energies, above few tens of EeV ($1\:{\rm EeV}\equiv 10^{18}\:$eV). Despite the flux of these particles being extremely low, the area of ${\sim}\:3{,}000 \: \text{km}^2$ covered at the Pierre Auger Observatory, and the 17-year data-taking period of the Phase 1 of its operations, have enabled us to measure the arrival directions of more than 2,600 ultra-high energy cosmic rays above $32\:\text{EeV}$. We publish this data set, the largest available at such energies from an integrated exposure of $122{,}000 \: \text{km}^2\:\text{sr}\:\text{yr}$, and search it for anisotropies over the $3.4\pi$ steradians covered with the Observatory. Evidence for a deviation in excess of isotropy at intermediate angular scale, with ${\sim}\:15^\circ$ Gaussian spread or ${\sim}\:25^\circ$ top-hat radius, is obtained at the $4\:\sigma$ significance level for cosmic-ray energies above ${\sim}\:40\:\text{EeV}$., Comment: Published version, 33 pages, 10 figures. Dataset and analysis software available at https://doi.org/10.5281/zenodo.6504276
Published: 2022
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31. Investigating Hadronic Interactions at Ultra-High Energies with the Pierre Auger Observatory

Author: Goos, Isabel, Abreu, P., Aglietta, M., Albury, J. M., Allekotte, I., Cheminant, K. Almeida, Almela, A., Alvarez-Muñiz, J., Batista, R. Alves, Yebra, J. Ammerman, Anastasi, G. A., Anchordoqui, L., Andrada, B., Andringa, S., Aramo, C., Ferreira, P. R. Araújo, Arnone, E., Velázquez, J. C. Arteaga, Asorey, H., Assis, P., Avila, G., Avocone, E., Badescu, A. M., Bakalova, A., Balaceanu, A., Barbato, F., Bellido, J. A., Berat, C., Bertaina, M. E., Bhatta, G., Biermann, P. L., Binet, V., Bismark, K., Bister, T., Biteau, J., Blazek, J., Bleve, C., Blümer, J., Boháčová, M., Boncioli, D., Bonifazi, C., Arbeletche, L. Bonneau, Borodai, N., Botti, A. M., Brack, J., Bretz, T., Orchera, P. G. Brichetto, Briechle, F. L., Buchholz, P., Bueno, A., Buitink, S., Buscemi, M., Büsken, M., Caballero-Mora, K. S., Caccianiga, L., Canfora, F., Caracas, I., Caruso, R., Castellina, A., Catalani, F., Cataldi, G., Cazon, L., Cerda, M., Chinellato, J. A., Chudoba, J., Chytka, L., Clay, R. W., Cerutti, A. C. Cobos, Colalillo, R., Coleman, A., Coluccia, M. R., Conceição, R., Condorelli, A., Consolati, G., Contreras, F., Convenga, F., Santos, D. Correia dos, Covault, C. E., Dasso, S., Daumiller, K., Dawson, B. R., Day, J. A., de Almeida, R. M., de Jesús, J., de Jong, S. J., Neto, J. R. T. de Mello, De Mitri, I., de Oliveira, J., Franco, D. de Oliveira, de Palma, F., de Souza, V., De Vito, E., Del Popolo, A., del Río, M., Deligny, O., Deval, L., di Matteo, A., Dobre, M., Dobrigkeit, C., D'Olivo, J. C., Mendes, L. M. Domingues, Anjos, R. C. dos, Dova, M. T., Ebr, J., Engel, R., Epicoco, I., Erdmann, M., Escobar, C. O., Etchegoyen, A., Falcke, H., Farmer, J., Farrar, G., Fauth, A. C., Fazzini, N., Feldbusch, F., Fenu, F., Fick, B., Figueira, J. M., Filipčič, A., Fitoussi, T., Fodran, T., Fujii, T., Fuster, A., Galea, C., Galelli, C., García, B., Vegas, A. L. Garcia, Gemmeke, H., Gesualdi, F., Gherghel-Lascu, A., Ghia, P. L., Giaccari, U., Giammarchi, M., Glombitza, J., Gobbi, F., Gollan, F., Golup, G., Berisso, M. Gómez, Vitale, P. F. Gómez, Gongora, J. P., González, J. M., González, N., Goos, I., Góra, D., Gorgi, A., Gottowik, M., Grubb, T. D., Guarino, F., Guedes, G. P., Guido, E., Hahn, S., Hamal, P., Hampel, M. R., Hansen, P., Harari, D., Harvey, V. M., Haungs, A., Hebbeker, T., Heck, D., Hill, G. C., Hojvat, C., Hörandel, J. R., Horvath, P., Hrabovský, M., Huege, T., Insolia, A., Isar, P. G., Janecek, P., Johnsen, J. A., Jurysek, J., Kääpä, A., Kampert, K. H., Keilhauer, B., Khakurdikar, A., Covilakam, V. V. Kizakke, Klages, H. O., Kleifges, M., Kleinfeller, J., Knapp, F., Kunka, N., Lago, B. L., Langner, N., de Oliveira, M. A. Leigui, Lenok, V., Letessier-Selvon, A., Lhenry-Yvon, I., Presti, D. Lo, Lopes, L., López, R., Lu, L., Luce, Q., Lundquist, J. P., Payeras, A. Machado, Mancarella, G., Mandat, D., Manning, B. C., Manshanden, J., Mantsch, P., Marafico, S., Mariani, F. M., Mariazzi, A. G., Mariş, I. C., Marsella, G., Martello, D., Martinelli, S., Bravo, O. Martínez, Mastrodicasa, M., Mathes, H. J., Matthews, J., Matthiae, G., Mayotte, E., Mayotte, S., Mazur, P. O., Medina-Tanco, G., Melo, D., Menshikov, A., Michal, S., Micheletti, M. I., Miramonti, L., Mollerach, S., Montanet, F., Morejon, L., Morello, C., Mostafá, M., Müller, A. L., Muller, M. A., Mulrey, K., Mussa, R., Muzio, M., Namasaka, W. M., Nasr-Esfahani, A., Nellen, L., Nicora, G., Niculescu-Oglinzanu, M., Niechciol, M., Nitz, D., Norwood, I., Nosek, D., Novotny, V., Nožka, L., Nucita, A, Núñez, L. A., Oliveira, C., Palatka, M., Pallotta, J., Papenbreer, P., Parente, G., Parra, A., Pawlowsky, J., Pech, M., Pękala, J., Pelayo, R., Peña-Rodriguez, J., Martins, E. E. Pereira, Armand, J. Perez, Bertolli, C. Pérez, Perrone, L., Petrera, S., Petrucci, C., Pierog, T., Pimenta, M., Pirronello, V., Platino, M., Pont, B., Pothast, M., Privitera, P., Prouza, M., Puyleart, A., Querchfeld, S., Rautenberg, J., Ravignani, D., Reininghaus, M., Ridky, J., Riehn, F., Risse, M., Rizi, V., de Carvalho, W. Rodrigues, Rojo, J. Rodriguez, Roncoroni, M. J., Rossoni, S., Roth, M., Roulet, E., Rovero, A. C., Ruehl, P., Saftoiu, A., Saharan, M., Salamida, F., Salazar, H., Salina, G., Gomez, J. D. Sanabria, Sánchez, F., Santos, E. M., Santos, E., Sarazin, F., Sarmento, R., Sarmiento-Cano, C., Sato, R., Savina, P., Schäfer, C. M., Scherini, V., Schieler, H., Schimassek, M., Schimp, M., Schlüter, F., Schmidt, D., Scholten, O., Schoorlemmer, H., Schovánek, P., Schröder, F. G., Schulte, J., Schulz, T., Sciutto, S. J., Scornavacche, M., Segreto, A., Sehgal, S., Shellard, R. C., Sigl, G., Silli, G., Sima, O., Smau, R., Šmída, R., Sommers, P., Soriano, J. F., Squartini, R., Stadelmaier, M., Stanca, D., Stanič, S., Stasielak, J., Stassi, P., Streich, A., Suárez-Durán, M., Sudholz, T., Suomijärvi, T., Supanitsky, A. D., Szadkowski, Z., Tapia, A., Taricco, C., Timmermans, C., Tkachenko, O., Tobiska, P., Peixoto, C. J. Todero, Tomé, B., Torrès, Z., Travaini, A., Travnicek, P., Trimarelli, C., Tueros, M., Ulrich, R., Unger, M., Vaclavek, L., Vacula, M., Galicia, J. F. Valdés, Valore, L., Varela, E., Vásquez-Ramírez, A., Veberič, D., Ventura, C., Quispe, I. D. Vergara, Verzi, V., Vicha, J., Vink, J., Vorobiov, S., Wahlberg, H., Watanabe, C., Watson, A. A., Weindl, A., Wiencke, L., Wilczyński, H., Wittkowski, D., Wundheiler, B., Yushkov, A., Zapparrata, O., Zas, E., Zavrtanik, D., Zavrtanik, M., and Zehrer, L.
Subjects: Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena, High Energy Physics - Phenomenology
Abstract: The development of an extensive air shower depends not only on the nature of the primary ultra-high-energy cosmic ray but also on the properties of the hadronic interactions. For energies above those achievable in human-made accelerators, hadronic interactions are only accessible through the studies of extensive air showers, which can be measured at the Pierre Auger Observatory. With its hybrid detector design, the Pierre Auger Observatory measures both the longitudinal development of showers in the atmosphere and the lateral distribution of particles that arrive at the ground. This way, observables that are sensitive to hadronic interactions at ultra-high energies can be obtained. While the hadronic interaction cross-section can be assessed from the longitudinal profiles, the number of muons and their fluctuations measured with the ground detectors are linked to other physical properties. In addition to these direct studies, we discuss here how measurements of the atmospheric depth of the maximum of air-shower profiles and the characteristics of the muon signal at the ground can be used to test the self-consistency of the post-LHC hadronic models., Comment: Proceedings of VHEPU 56th Rencontres de Moriond 2022
Published: 2022

32. A search for photons with energies above $2{\times}10^{17}$ eV using hybrid data from the low-energy extensions of the Pierre Auger Observatory

Author: The Pierre Auger Collaboration, Abreu, P., Aglietta, M., Albury, J. M., Allekotte, I., Cheminant, K. Almeida, Almela, A., Alvarez-Muñiz, J., Batista, R. Alves, Yebra, J. Ammerman, Anastasi, G. A., Anchordoqui, L., Andrada, B., Andringa, S., Aramo, C., Ferreira, P. R. Araújo, Arnone, E., Velázquez, J. C. Arteaga, Asorey, H., Assis, P., Avila, G., Avocone, E., Badescu, A. M., Bakalova, A., Balaceanu, A., Barbato, F., Bellido, J. A., Berat, C., Bertaina, M. E., Bhatta, G., Biermann, P. L., Binet, V., Bismark, K., Bister, T., Biteau, J., Blazek, J., Bleve, C., Blümer, J., Boháčová, M., Boncioli, D., Bonifazi, C., Arbeletche, L. Bonneau, Borodai, N., Botti, A. M., Brack, J., Bretz, T., Orchera, P. G. Brichetto, Briechle, F. L., Buchholz, P., Bueno, A., Buitink, S., Buscemi, M., Büsken, M., Caballero-Mora, K. S., Caccianiga, L., Canfora, F., Caracas, I., Caruso, R., Castellina, A., Catalani, F., Cataldi, G., Cazon, L., Cerda, M., Chinellato, J. A., Chudoba, J., Chytka, L., Clay, R. W., Cerutti, A. C. Cobos, Colalillo, R., Coleman, A., Coluccia, M. R., Conceição, R., Condorelli, A., Consolati, G., Contreras, F., Convenga, F., Santos, D. Correia dos, Covault, C. E., Dasso, S., Daumiller, K., Dawson, B. R., Day, J. A., de Almeida, R. M., de Jesús, J., de Jong, S. J., Neto, J. R. T. de Mello, De Mitri, I., de Oliveira, J., Franco, D. de Oliveira, de Palma, F., de Souza, V., De Vito, E., Del Popolo, A., del Río, M., Deligny, O., Deval, L., di Matteo, A., Dobre, M., Dobrigkeit, C., D'Olivo, J. C., Mendes, L. M. Domingues, Anjos, R. C. dos, Dova, M. T., Ebr, J., Engel, R., Epicoco, I., Erdmann, M., Escobar, C. O., Etchegoyen, A., Falcke, H., Farmer, J., Farrar, G., Fauth, A. C., Fazzini, N., Feldbusch, F., Fenu, F., Fick, B., Figueira, J. M., Filipčič, A., Fitoussi, T., Fodran, T., Fujii, T., Fuster, A., Galea, C., Galelli, C., García, B., Vegas, A. L. Garcia, Gemmeke, H., Gesualdi, F., Gherghel-Lascu, A., Ghia, P. L., Giaccari, U., Giammarchi, M., Glombitza, J., Gobbi, F., Gollan, F., Golup, G., Berisso, M. Gómez, Vitale, P. F. Gómez, Gongora, J. P., González, J. M., González, N., Goos, I., Góra, D., Gorgi, A., Gottowik, M., Grubb, T. D., Guarino, F., Guedes, G. P., Guido, E., Hahn, S., Hamal, P., Hampel, M. R., Hansen, P., Harari, D., Harvey, V. M., Haungs, A., Hebbeker, T., Heck, D., Hill, G. C., Hojvat, C., Hörandel, J. R., Horvath, P., Hrabovský, M., Huege, T., Insolia, A., Isar, P. G., Janecek, P., Johnsen, J. A., Jurysek, J., Kääpä, A., Kampert, K. H., Keilhauer, B., Khakurdikar, A., Covilakam, V. V. Kizakke, Klages, H. O., Kleifges, M., Kleinfeller, J., Knapp, F., Kunka, N., Lago, B. L., Langner, N., de Oliveira, M. A. Leigui, Lenok, V., Letessier-Selvon, A., Lhenry-Yvon, I., Presti, D. Lo, Lopes, L., López, R., Lu, L., Luce, Q., Lundquist, J. P., Payeras, A. Machado, Mancarella, G., Mandat, D., Manning, B. C., Manshanden, J., Mantsch, P., Marafico, S., Mariani, F. M., Mariazzi, A. G., Mariş, I. C., Marsella, G., Martello, D., Martinelli, S., Bravo, O. Martínez, Mastrodicasa, M., Mathes, H. J., Matthews, J., Matthiae, G., Mayotte, E., Mayotte, S., Mazur, P. O., Medina-Tanco, G., Melo, D., Menshikov, A., Michal, S., Micheletti, M. I., Miramonti, L., Mollerach, S., Montanet, F., Morejon, L., Morello, C., Mostafá, M., Müller, A. L., Muller, M. A., Mulrey, K., Mussa, R., Muzio, M., Namasaka, W. M., Nasr-Esfahani, A., Nellen, L., Nicora, G., Niculescu-Oglinzanu, M., Niechciol, M., Nitz, D., Norwood, I., Nosek, D., Novotny, V., Nožka, L., Nucita, A, Núñez, L. A., Oliveira, C., Palatka, M., Pallotta, J., Papenbreer, P., Parente, G., Parra, A., Pawlowsky, J., Pech, M., Pękala, J., Pelayo, R., Peña-Rodriguez, J., Martins, E. E. Pereira, Armand, J. Perez, Bertolli, C. Pérez, Perrone, L., Petrera, S., Petrucci, C., Pierog, T., Pimenta, M., Pirronello, V., Platino, M., Pont, B., Pothast, M., Privitera, P., Prouza, M., Puyleart, A., Querchfeld, S., Rautenberg, J., Ravignani, D., Reininghaus, M., Ridky, J., Riehn, F., Risse, M., Rizi, V., de Carvalho, W. Rodrigues, Rojo, J. Rodriguez, Roncoroni, M. J., Rossoni, S., Roth, M., Roulet, E., Rovero, A. C., Ruehl, P., Saftoiu, A., Saharan, M., Salamida, F., Salazar, H., Salina, G., Gomez, J. D. Sanabria, Sánchez, F., Santos, E. M., Santos, E., Sarazin, F., Sarmento, R., Sarmiento-Cano, C., Sato, R., Savina, P., Schäfer, C. M., Scherini, V., Schieler, H., Schimassek, M., Schimp, M., Schlüter, F., Schmidt, D., Scholten, O., Schoorlemmer, H., Schovánek, P., Schröder, F. G., Schulte, J., Schulz, T., Sciutto, S. J., Scornavacche, M., Segreto, A., Sehgal, S., Shellard, R. C., Sigl, G., Silli, G., Sima, O., Smau, R., Šmída, R., Sommers, P., Soriano, J. F., Squartini, R., Stadelmaier, M., Stanca, D., Stanič, S., Stasielak, J., Stassi, P., Streich, A., Suárez-Durán, M., Sudholz, T., Suomijärvi, T., Supanitsky, A. D., Szadkowski, Z., Tapia, A., Taricco, C., Timmermans, C., Tkachenko, O., Tobiska, P., Peixoto, C. J. Todero, Tomé, B., Torrès, Z., Travaini, A., Travnicek, P., Trimarelli, C., Tueros, M., Ulrich, R., Unger, M., Vaclavek, L., Vacula, M., Galicia, J. F. Valdés, Valore, L., Varela, E., Vásquez-Ramírez, A., Veberič, D., Ventura, C., Quispe, I. D. Vergara, Verzi, V., Vicha, J., Vink, J., Vorobiov, S., Wahlberg, H., Watanabe, C., Watson, A. A., Weindl, A., Wiencke, L., Wilczyński, H., Wittkowski, D., Wundheiler, B., Yushkov, A., Zapparrata, O., Zas, E., Zavrtanik, D., Zavrtanik, M., and Zehrer, L.
Subjects: Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena
Abstract: Ultra-high-energy photons with energies exceeding $10^{17}$ eV offer a wealth of connections to different aspects of cosmic-ray astrophysics as well as to gamma-ray and neutrino astronomy. The recent observations of photons with energies in the $10^{15}$ eV range further motivate searches for even higher-energy photons. In this paper, we present a search for photons with energies exceeding $2{\times}10^{17}$ eV using about 5.5 years of hybrid data from the low-energy extensions of the Pierre Auger Observatory. The upper limits on the integral photon flux derived here are the most stringent ones to date in the energy region between $10^{17}$ and $10^{18}$ eV., Comment: Accepted for publication in ApJ
Published: 2022
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33. Limits to gauge coupling in the dark sector set by the non-observation of instanton-induced decay of Super-Heavy Dark Matter in the Pierre Auger Observatory data

Author: The Pierre Auger Collaboration, Abreu, P., Aglietta, M., Albury, J. M., Allekotte, I., Cheminant, K. Almeida, Almela, A., Alvarez-Muñiz, J., Batista, R. Alves, Yebra, J. Ammerman, Anastasi, G. A., Anchordoqui, L., Andrada, B., Andringa, S., Aramo, C., Ferreira, P. R. Araújo, Arnone, E., Velázquez, J. C. Arteaga, Asorey, H., Assis, P., Avila, G., Avocone, E., Badescu, A. M., Bakalova, A., Balaceanu, A., Barbato, F., Bellido, J. A., Berat, C., Bertaina, M. E., Bhatta, G., Biermann, P. L., Binet, V., Bismark, K., Bister, T., Biteau, J., Blazek, J., Bleve, C., Blümer, J., Boháčová, M., Boncioli, D., Bonifazi, C., Arbeletche, L. Bonneau, Borodai, N., Botti, A. M., Brack, J., Bretz, T., Orchera, P. G. Brichetto, Briechle, F. L., Buchholz, P., Bueno, A., Buitink, S., Buscemi, M., Büsken, M., Caballero-Mora, K. S., Caccianiga, L., Canfora, F., Caracas, I., Caruso, R., Castellina, A., Catalani, F., Cataldi, G., Cazon, L., Cerda, M., Chinellato, J. A., Chudoba, J., Chytka, L., Clay, R. W., Cerutti, A. C. Cobos, Colalillo, R., Coleman, A., Coluccia, M. R., Conceição, R., Condorelli, A., Consolati, G., Contreras, F., Convenga, F., Santos, D. Correia dos, Covault, C. E., Dasso, S., Daumiller, K., Dawson, B. R., Day, J. A., de Almeida, R. M., de Jesús, J., de Jong, S. J., Neto, J. R. T. de Mello, De Mitri, I., de Oliveira, J., Franco, D. de Oliveira, de Palma, F., de Souza, V., De Vito, E., Del Popolo, A., del Río, M., Deligny, O., Deval, L., di Matteo, A., Dobre, M., Dobrigkeit, C., D'Olivo, J. C., Mendes, L. M. Domingues, Anjos, R. C. dos, Dova, M. T., Ebr, J., Engel, R., Epicoco, I., Erdmann, M., Escobar, C. O., Etchegoyen, A., Falcke, H., Farmer, J., Farrar, G., Fauth, A. C., Fazzini, N., Feldbusch, F., Fenu, F., Fick, B., Figueira, J. M., Filipčič, A., Fitoussi, T., Fodran, T., Fujii, T., Fuster, A., Galea, C., Galelli, C., García, B., Vegas, A. L. Garcia, Gemmeke, H., Gesualdi, F., Gherghel-Lascu, A., Ghia, P. L., Giaccari, U., Giammarchi, M., Glombitza, J., Gobbi, F., Gollan, F., Golup, G., Berisso, M. Gómez, Vitale, P. F. Gómez, Gongora, J. P., González, J. M., González, N., Goos, I., Góra, D., Gorgi, A., Gottowik, M., Grubb, T. D., Guarino, F., Guedes, G. P., Guido, E., Hahn, S., Hamal, P., Hampel, M. R., Hansen, P., Harari, D., Harvey, V. M., Haungs, A., Hebbeker, T., Heck, D., Hill, G. C., Hojvat, C., Hörandel, J. R., Horvath, P., Hrabovský, M., Huege, T., Insolia, A., Isar, P. G., Janecek, P., Johnsen, J. A., Jurysek, J., Kääpä, A., Kampert, K. H., Keilhauer, B., Khakurdikar, A., Covilakam, V. V. Kizakke, Klages, H. O., Kleifges, M., Kleinfeller, J., Knapp, F., Kunka, N., Lago, B. L., Langner, N., de Oliveira, M. A. Leigui, Lenok, V., Letessier-Selvon, A., Lhenry-Yvon, I., Presti, D. Lo, Lopes, L., López, R., Lu, L., Luce, Q., Lundquist, J. P., Payeras, A. Machado, Mancarella, G., Mandat, D., Manning, B. C., Manshanden, J., Mantsch, P., Marafico, S., Mariani, F. M., Mariazzi, A. G., Mariş, I. C., Marsella, G., Martello, D., Martinelli, S., Bravo, O. Martínez, Mastrodicasa, M., Mathes, H. J., Matthews, J., Matthiae, G., Mayotte, E., Mayotte, S., Mazur, P. O., Medina-Tanco, G., Melo, D., Menshikov, A., Michal, S., Micheletti, M. I., Miramonti, L., Mollerach, S., Montanet, F., Morejon, L., Morello, C., Mostafá, M., Müller, A. L., Muller, M. A., Mulrey, K., Mussa, R., Muzio, M., Namasaka, W. M., Nasr-Esfahani, A., Nellen, L., Nicora, G., Niculescu-Oglinzanu, M., Niechciol, M., Nitz, D., Norwood, I., Nosek, D., Novotny, V., Nožka, L., Nucita, A, Núñez, L. A., Oliveira, C., Palatka, M., Pallotta, J., Papenbreer, P., Parente, G., Parra, A., Pawlowsky, J., Pech, M., Pękala, J., Pelayo, R., Peña-Rodriguez, J., Martins, E. E. Pereira, Armand, J. Perez, Bertolli, C. Pérez, Perrone, L., Petrera, S., Petrucci, C., Pierog, T., Pimenta, M., Pirronello, V., Platino, M., Pont, B., Pothast, M., Privitera, P., Prouza, M., Puyleart, A., Querchfeld, S., Rautenberg, J., Ravignani, D., Reininghaus, M., Ridky, J., Riehn, F., Risse, M., Rizi, V., de Carvalho, W. Rodrigues, Rojo, J. Rodriguez, Roncoroni, M. J., Rossoni, S., Roth, M., Roulet, E., Rovero, A. C., Ruehl, P., Saftoiu, A., Saharan, M., Salamida, F., Salazar, H., Salina, G., Gomez, J. D. Sanabria, Sánchez, F., Santos, E. M., Santos, E., Sarazin, F., Sarmento, R., Sarmiento-Cano, C., Sato, R., Savina, P., Schäfer, C. M., Scherini, V., Schieler, H., Schimassek, M., Schimp, M., Schlüter, F., Schmidt, D., Scholten, O., Schoorlemmer, H., Schovánek, P., Schröder, F. G., Schulte, J., Schulz, T., Sciutto, S. J., Scornavacche, M., Segreto, A., Sehgal, S., Shellard, R. C., Sigl, G., Silli, G., Sima, O., Smau, R., Šmída, R., Sommers, P., Soriano, J. F., Squartini, R., Stadelmaier, M., Stanca, D., Stanič, S., Stasielak, J., Stassi, P., Streich, A., Suárez-Durán, M., Sudholz, T., Suomijärvi, T., Supanitsky, A. D., Szadkowski, Z., Tapia, A., Taricco, C., Timmermans, C., Tkachenko, O., Tobiska, P., Peixoto, C. J. Todero, Tomé, B., Torrès, Z., Travaini, A., Travnicek, P., Trimarelli, C., Tueros, M., Ulrich, R., Unger, M., Vaclavek, L., Vacula, M., Galicia, J. F. Valdés, Valore, L., Varela, E., Vásquez-Ramírez, A., Veberič, D., Ventura, C., Quispe, I. D. Vergara, Verzi, V., Vicha, J., Vink, J., Vorobiov, S., Wahlberg, H., Watanabe, C., Watson, A. A., Weindl, A., Wiencke, L., Wilczyński, H., Wittkowski, D., Wundheiler, B., Yushkov, A., Zapparrata, O., Zas, E., Zavrtanik, D., Zavrtanik, M., Zehrer, L., and Aloisio, R.
Subjects: Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena, Astrophysics - Cosmology and Nongalactic Astrophysics, High Energy Physics - Phenomenology
Abstract: Instantons, which are non-perturbative solutions to Yang-Mills equations, provide a signal for the occurrence of quantum tunneling between distinct classes of vacua. They can give rise to decays of particles otherwise forbidden. Using data collected at the Pierre Auger Observatory, we search for signatures of such instanton-induced processes that would be suggestive of super-heavy particles decaying in the Galactic halo. These particles could have been produced during the post-inflationary epoch and match the relic abundance of dark matter inferred today. The non-observation of the signatures searched for allows us to derive a bound on the reduced coupling constant of gauge interactions in the dark sector: $\alpha_X \lesssim 0.09$, for $10^{9} \lesssim M_X/{\rm GeV} < 10^{19}$. Conversely, we obtain that, for instance, a reduced coupling constant $\alpha_X = 0.09$ excludes masses $M_X \gtrsim 3\times 10^{13}~$GeV. In the context of dark matter production from gravitational interactions alone, we illustrate how these bounds are complementary to those obtained on the Hubble rate at the end of inflation from the non-observation of tensor modes in the cosmological microwave background., Comment: 9 pages, 3 figures, accepted for publication in Phys. Rev. Lett
Published: 2022
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34. Search for Spatial Correlations of Neutrinos with Ultra-High-Energy Cosmic Rays

Author: The ANTARES collaboration, Albert, A., Alves, S., André, M., Anghinolfi, M., Ardid, M., Ardid, S., Aubert, J. -J., Aublin, J., Baret, B., Basa, S., Belhorma, B., Bendahman, M., Bertin, V., Biagi, S., Bissinger, M., Boumaaza, J., Bouta, M., Bouwhuis, M. C., Brânzaş, H., Bruijn, R., Brunner, J., Busto, J., Caiffi, B., Calvo, D., Capone, A., Caramete, L., Carr, J., Carretero, V., Celli, S., Chabab, M., Chau, T. N., Moursli, R. Cherkaoui El, Chiarusi, T., Circella, M., Coleiro, A., Coniglione, R., Coyle, P., Creusot, A., Díaz, A. F., Distefano, C., Di Palma, I., Domi, A., Donzaud, C., Dornic, D., Drouhin, D., Eberl, T., van Eeden, T., van Eijk, D., Khayati, N. El, Enzenhöfer, A., Fermani, P., Ferrara, G., Filippini, F., Fusco, L., Gatelet, Y., Gay, P., Glotin, H., Gozzini, R., Ruiz, R. Gracia, Graf, K., Guidi, C., Hallmann, S., van Haren, H., Heijboer, A. J., Hello, Y., Hernández-Rey, J. J., Hößl, J., Hofestädt, J., Huang, F., Illuminati, G., James, C. W., Jisse-Jung, B., de Jong, M., de Jong, P., Kadler, M., Kalekin, O., Katz, U., Khan-Chowdhury, N. R., Kouchner, A., Kreykenbohm, I., Kulikovskiy, V., Lahmann, R., Breton, R. Le, LeStum, S., Lefèvre, D., Leonora, E., Levi, G., Lopez-Coto, D., Loucatos, S., Maderer, L., Manczak, J., Marcelin, M., Margiotta, A., Marinelli, A., Martínez-Mora, J. A., Martino, B., Melis, K., Migliozzi, P., Moussa, A., Muller, R., Nauta, L., Navas, S., Nezri, E., Fearraigh, B. Ó, Păun, A., Păvălaş, G. E., Pellegrino, C., Perrin-Terrin, M., Pestel, V., Piattelli, P., Pieterse, C., Poirè, C., Popa, V., Pradier, T., Randazzo, N., Real, D., Reck, S., Riccobene, G., Romanov, A., Sánchez-Losa, A., Greus, F. Salesa, Samtleben, D. F. E., Sanguineti, M., Sapienza, P., Schnabel, J., Schumann, J., Schüssler, F., Seneca, J., Spurio, M., Stolarczyk, Th., Taiuti, M., Tayalati, Y., Tingay, S. J., Vallage, B., Van Elewyck, V., Versari, F., Viola, S., Vivolo, D., Wilms, J., Zavatarelli, S., Zegarelli, A., Zornoza, J. D., Zúñiga, J., collaboration, The IceCube, Abbasi, R., Ackermann, M., Adams, J., Aguilar, J. A., Ahlers, M., Ahrens, M., Alameddine, J. M., Alispach, C., Alves Jr., A. A., Amin, N. M., Andeen, K., Anderson, T., Anton, G., Argüelles, C., Ashida, Y., Axani, S., Bai, X., V., A. Balagopal, Barbano, A., Barwick, S. W., Bastian, B., Basu, V., Baur, S., Bay, R., Beatty, J. J., Becker, K. -H., Tjus, J. Becker, Bellenghi, C., BenZvi, S., Berley, D., Bernardini, E., Besson, D. Z., Binder, G., Bindig, D., Blaufuss, E., Blot, S., Boddenberg, M., Bontempo, F., Borowka, J., Böser, S., Botner, O., Böttcher, J., Bourbeau, E., Bradascio, F., Braun, J., Brinson, B., Bron, S., Brostean-Kaiser, J., Browne, S., Burgman, A., Burley, R. T., Busse, R. S., Campana, M. A., Carnie-Bronca, E. G., Chen, C., Chen, Z., Chirkin, D., Choi, K., Clark, B. A., Clark, K., Classen, L., Collin, G. H., Conrad, J. M., Coppin, P., Correa, P., Cowen, D. F., Cross, R., Dappen, C., Dave, P., De Clercq, C., DeLaunay, J. J., López, D. Delgado, Dembinski, H., Deoskar, K., Desai, A., Desiati, P., de Vries, K. D., de Wasseige, G., de With, M., DeYoung, T., Diaz, A., Díaz-Vélez, J. C., Dittmer, M., Dujmovic, H., Dunkman, M., DuVernois, M. A., Dvorak, E., Ehrhardt, T., Eller, P., Erpenbeck, H., Evans, J., Evenson, P. A., Fan, K. L., Fazely, A. R., Fedynitch, A., Feigl, N., Fiedlschuster, S., Fienberg, A. T., Filimonov, K., Finley, C., Fischer, L., Fox, D., Franckowiak, A., Friedman, E., Fritz, A., Fürst, P., Gaisser, T. K., Gallagher, J., Ganster, E., Garcia, A., Garrappa, S., Gerhardt, L., Ghadimi, A., Glaser, C., Glauch, T., Glüsenkamp, T., Gonzalez, J. G., Goswami, S., Grant, D., Grégoire, T., Griswold, S., Günther, C., Gutjahr, P., Haack, C., Hallgren, A., Halliday, R., Halve, L., Halzen, F., Minh, M. Ha, Hanson, K., Hardin, J., Harnisch, A. A., Haungs, A., Hebecker, D., Helbing, K., Henningsen, F., Hettinger, E. C., Hickford, S., Hignight, J., Hill, C., Hill, G. C., Hoffman, K. D., Hoffmann, R., Hokanson-Fasig, B., Hoshina, K., Huber, M., Huber, T., Hultqvist, K., Hünnefeld, M., Hussain, R., Hymon, K., In, S., Iovine, N., Ishihara, A., Jansson, M., Japaridze, G. S., Jeong, M., Jin, M., Jones, B. J. P., Kang, D., Kang, W., Kang, X., Kappes, A., Kappesser, D., Kardum, L., Karg, T., Karl, M., Karle, A., Kauer, M., Kellermann, M., Kelley, J. L., Kheirandish, A., Kin, K., Kintscher, T., Kiryluk, J., Klein, S. R., Koirala, R., Kolanoski, H., Kontrimas, T., Köpke, L., Kopper, C., Kopper, S., Koskinen, D. J., Koundal, P., Kovacevich, M., Kowalski, M., Kozynets, T., Kun, E., Kurahashi, N., Lad, N., Gualda, C. Lagunas, Lanfranchi, J. L., Larson, M. J., Lauber, F., Lazar, J. P., Lee, J. W., Leonard, K., Leszczyńska, A., Li, Y., Lincetto, M., Liu, Q. R., Liubarska, M., Lohfink, E., Mariscal, C. J. Lozano, Lucarelli, F., Ludwig, A., Luszczak, W., Lyu, Y., Ma, W. Y., Madsen, J., Mahn, K. B. M., Makino, Y., Mancina, S., Martinez-Soler, I., Maruyama, R., Mase, K., McElroy, T., McNally, F., Mead, J. V., Meagher, K., Mechbal, S., Medina, A., Meier, M., Meighen-Berger, S., Micallef, J., Mockler, D., Montaruli, T., Moore, R. W., Morse, R., Moulai, M., Naab, R., Nagai, R., Naumann, U., Necker, J., Nguyên, L. V., Niederhausen, H., Nisa, M. U., Nowicki, S. C., Pollmann, A. Obertacke, Oehler, M., Oeyen, B., Olivas, A., O'Sullivan, E., Pandya, H., Pankova, D. V., Park, N., Parker, G. K., Paudel, E. N., Paul, L., Heros, C. Pérez de los, Peters, L., Peterson, J., Philippen, S., Pieper, S., Pittermann, M., Pizzuto, A., Plum, M., Popovych, Y., Porcelli, A., Rodriguez, M. Prado, Price, P. B., Pries, B., Przybylski, G. T., Raab, C., Rack-Helleis, J., Raissi, A., Rameez, M., Rawlins, K., Rea, I. C., Rehman, A., Reichherzer, P., Reimann, R., Renzi, G., Resconi, E., Reusch, S., Rhode, W., Richman, M., Riedel, B., Roberts, E. J., Robertson, S., Roellinghoff, G., Rongen, M., Rott, C., Ruhe, T., Ryckbosch, D., Cantu, D. Rysewyk, Safa, I., Saffer, J., Herrera, S. E. Sanchez, Sandrock, A., Santander, M., Sarkar, S., Satalecka, K., Schaufel, M., Schindler, S., Schmidt, T., Schneider, A., Schneider, J., Schröder, F. G., Schumacher, L., Schwefer, G., Sclafani, S., Seckel, D., Seunarine, S., Sharma, A., Shefali, S., Silva, M., Skrzypek, B., Smithers, B., Snihur, R., Soedingrekso, J., Soldin, D., Spannfellner, C., Spiczak, G. M., Spiering, C., Stachurska, J., Stamatikos, M., Stanev, T., Stein, R., Stettner, J., Steuer, A., Stezelberger, T., Stürwald, T., Stuttard, T., Sullivan, G. W., Taboada, I., Ter-Antonyan, S., Tilav, S., Tischbein, F., Tollefson, K., Tönnis, C., Toscano, S., Tosi, D., Trettin, A., Tselengidou, M., Tung, C. F., Turcati, A., Turcotte, R., Turley, C. F., Twagirayezu, J. P., Ty, B., Elorrieta, M. A. Unland, Valtonen-Mattila, N., Vandenbroucke, J., van Eijndhoven, N., Vannerom, D., van Santen, J., Verpoest, S., Walck, C., Watson, T. B., Weaver, C., Weigel, P., Weindl, A., Weiss, M. J., Weldert, J., Wendt, C., Werthebach, J., Weyrauch, M., Whitehorn, N., Wiebusch, C. H., Williams, D. R., Wolf, M., Woschnagg, K., Wrede, G., Wulff, J., Xu, X. W., Yanez, J. P., Yoshida, S., Yu, S., Yuan, T., Zhang, Z., Zhelnin, P., collaboration, The Pierre Auger, Abreu, P., Aglietta, M., Albury, J. M., Allekotte, I., Cheminant, K. Almeida, Almela, A., Alvarez-Muñiz, J., Batista, R. Alves, Anastasi, G. A., Anchordoqui, L., Andrada, B., Andringa, S., Aramo, C., Ferreira, P. R. Araújo, Arnone, E., Velázquez, J. C. Arteaga, Asorey, H., Assis, P., Avila, G., Badescu, A. M., Bakalova, A., Balaceanu, A., Barbato, F., Bellido, J. A., Berat, C., Bertaina, M. E., Bertou, X., Bhatta, G., Biermann, P. L., Binet, V., Bismark, K., Bister, T., Biteau, J., Blazek, J., Bleve, C., Blümer, J., Boháčová, M., Boncioli, D., Bonifazi, C., Arbeletche, L. Bonneau, Borodai, N., Botti, A. M., Brack, J., Bretz, T., Orchera, P. G. Brichetto, Briechle, F. L., Buchholz, P., Bueno, A., Buitink, S., Buscemi, M., Büsken, M., Caballero-Mora, K. S., Caccianiga, L., Canfora, F., Caracas, I., Caruso, R., Castellina, A., Catalani, F., Cataldi, G., Cazon, L., Cerda, M., Chinellato, J. A., Chudoba, J., Chytka, L., Clay, R. W., Cerutti, A. C. Cobos, Colalillo, R., Coleman, A., Coluccia, M. R., Conceição, R., Condorelli, A., Consolati, G., Contreras, F., Convenga, F., Santos, D. Correia dos, Covault, C. E., Dasso, S., Daumiller, K., Dawson, B. R., Day, J. A., de Almeida, R. M., de Jesús, J., de Jong, S. J., Neto, J. R. T. de Mello, De Mitri, I., de Oliveira, J., Franco, D. de Oliveira, de Palma, F., de Souza, V., De Vito, E., Del Popolo, A., del Río, M., Deligny, O., Deval, L., di Matteo, A., Dobre, M., Dobrigkeit, C., D'Olivo, J. C., Mendes, L. M. Domingues, Anjos, R. C. dos, Dova, M. T., Ebr, J., Engel, R., Epicoco, I., Erdmann, M., Escobar, C. O., Etchegoyen, A., Falcke, H., Farmer, J., Farrar, G., Fauth, A. C., Fazzini, N., Feldbusch, F., Fenu, F., Fick, B., Figueira, J. M., Filipčič, A., Fitoussi, T., Fodran, T., Fujii, T., Fuster, A., Galea, C., Galelli, C., García, B., Vegas, A. L. Garcia, Gemmeke, H., Gesualdi, F., Gherghel-Lascu, A., Ghia, P. L., Giaccari, U., Giammarchi, M., Glombitza, J., Gobbi, F., Gollan, F., Golup, G., Berisso, M. Gómez, Vitale, P. F. Gómez, Gongora, J. P., González, J. M., González, N., Goos, I., Góra, D., Gorgi, A., Gottowik, M., Grubb, T. D., Guarino, F., Guedes, G. P., Guido, E., Hahn, S., Hamal, P., Hampel, M. R., Hansen, P., Harari, D., Harvey, V. M., Hebbeker, T., Heck, D., Hojvat, C., Hörandel, J. R., Horvath, P., Hrabovský, M., Huege, T., Insolia, A., Isar, P. G., Janecek, P., Johnsen, J. A., Jurysek, J., Kääpä, A., Kampert, K. H., Karastathis, N., Keilhauer, B., Khakurdikar, A., Covilakam, V. V. Kizakke, Klages, H. O., Kleifges, M., Kleinfeller, J., Knapp, F., Kunka, N., Lago, B. L., Lang, R. G., Langner, N., de Oliveira, M. A. Leigui, Lenok, V., Letessier-Selvon, A., Lhenry-Yvon, I., Presti, D. Lo, Lopes, L., López, R., Lu, L., Luce, Q., Lundquist, J. P., Payeras, A. Machado, Mancarella, G., Mandat, D., Manning, B. C., Manshanden, J., Mantsch, P., Marafico, S., Mariani, F. M., Mariazzi, A. G., Mariş, I. C., Marsella, G., Martello, D., Martinelli, S., Bravo, O. Martínez, Mastrodicasa, M., Mathes, H. J., Matthews, J., Matthiae, G., Mayotte, E., Mayotte, S., Mazur, P. O., Medina-Tanco, G., Melo, D., Menshikov, A., Michal, S., Micheletti, M. I., Miramonti, L., Mollerach, S., Montanet, F., Morejon, L., Morello, C., Mostafá, M., Müller, A. L., Muller, M. A., Mulrey, K., Mussa, R., Muzio, M., Namasaka, W. M., Nasr-Esfahani, A., Nellen, L., Nicora, G., Niculescu-Oglinzanu, M., Niechciol, M., Nitz, D., Nosek, D., Novotny, V., Nožka, L., Nucita, A., Núñez, L. A., Oliveira, C., Palatka, M., Pallotta, J., Papenbreer, P., Parente, G., Parra, A., Pawlowsky, J., Pech, M., Pȩkala, J., Pelayo, R., Peña-Rodriguez, J., Martins, E. E. Pereira, Armand, J. Perez, Bertolli, C. Pérez, Perlin, M., Perrone, L., Petrera, S., Petrucci, C., Pierog, T., Pimenta, M., Pirronello, V., Platino, M., Pont, B., Pothast, M., Privitera, P., Prouza, M., Puyleart, A., Querchfeld, S., Rautenberg, J., Ravignani, D., Reininghaus, M., Ridky, J., Riehn, F., Risse, M., Rizi, V., de Carvalho, W. Rodrigues, Rojo, J. Rodriguez, Roncoroni, M. J., Rossoni, S., Roth, M., Roulet, E., Rovero, A. C., Ruehl, P., Saftoiu, A., Saharan, M., Salamida, F., Salazar, H., Salina, G., Gomez, J. D. Sanabria, Sánchez, F., Santos, E. M., Santos, E., Sarazin, F., Sarmento, R., Sarmiento-Cano, C., Sato, R., Savina, P., Schäfer, C. M., Scherini, V., Schieler, H., Schimassek, M., Schimp, M., Schlüter, F., Schmidt, D., Scholten, O., Schoorlemmer, H., Schovánek, P., Schulte, J., Schulz, T., Sciutto, S. J., Scornavacche, M., Segreto, A., Sehgal, S., Shellard, R. C., Sigl, G., Silli, G., Sima, O., Smau, R., Šmída, R., Sommers, P., Soriano, J. F., Squartini, R., Stadelmaier, M., Stanca, D., Stanič, S., Stasielak, J., Stassi, P., Streich, A., Suárez-Durán, M., Sudholz, T., Suomijärvi, T., Supanitsky, A. D., Szadkowski, Z., Tapia, A., Taricco, C., Timmermans, C., Tkachenko, O., Tobiska, P., Peixoto, C. J. Todero, Tomé, B., Torrès, Z., Travaini, A., Travnicek, P., Trimarelli, C., Tueros, M., Ulrich, R., Unger, M., Vaclavek, L., Vacula, M., Galicia, J. F. Valdés, Valore, L., Varela, E., Vásquez-Ramírez, A., Veberič, D., Ventura, C., Quispe, I. D. Vergara, Verzi, V., Vicha, J., Vink, J., Vorobiov, S., Wahlberg, H., Watanabe, C., Watson, A. A., Wiencke, L., Wilczyński, H., Wittkowski, D., Wundheiler, B., Yushkov, A., Zapparrata, O., Zas, E., Zavrtanik, D., Zavrtanik, M., Zehrer, L., collaboration, The Telescope Array, Abu-Zayyad, T., Allen, M., Arai, Y., Arimura, R., Barcikowski, E., Belz, J. W., Bergman, D. R., Blake, S. A., Buckland, I., Cady, R., Cheon, B. G., Chiba, J., Chikawa, M., Fujisue, K., Fujita, K., Fujiwara, R., Fukushima, M., Fukushima, R., Furlich, G., Globus, N., Gonzalez, R., Hanlon, W., Hayashi, M., Hayashida, N., He, H., Hibino, K., Higuchi, R., Honda, K., Ikeda, D., Inadomi, T., Inoue, N., Ishii, T., Ito, H., Ivanov, D., Iwakura, H., Iwasaki, A., Jeong, H. M., Jeong, S., Jui, C. C. H., Kadota, K., Kakimoto, F., Kalashev, O., Kasahara, K., Kasami, S., Kawakami, S., Kawana, S., Kawata, K., Kharuk, I., Kido, E., Kim, H. B., Kim, J. H., Kim, S. W., Kimura, Y., Kishigami, S., Kubota, Y., Kurisu, S., Kuzmin, V., Kuznetsov, M., Kwon, Y. J., Lee, K. H., Lubsandorzhiev, B., Machida, K., Matsumiya, H., Matsuyama, T., Matthews, J. N., Mayta, R., Minamino, M., Mukai, K., Myers, I., Nagataki, S., Nakai, K., Nakamura, R., Nakamura, T., Nakamura, Y., Nakazawa, A., Nishio, E., Nonaka, T., Oda, H., Ogio, S., Ohnishi, M., Ohoka, H., Oku, Y., Okuda, T., Omura, Y., Ono, M., Onogi, R., Oshima, A., Ozawa, S., Park, I. H., Potts, M., Pshirkov, M. S., Remington, J., Rodriguez, D. C., Rubtsov, G. I., Ryu, D., Sagawa, H., Sahara, R., Saito, Y., Sakaki, N., Sako, T., Sakurai, N., Sano, K., Sato, K., Seki, T., Sekino, K., Shah, P. D., Shibasaki, Y., Shibata, F., Shibata, N., Shibata, T., Shimodaira, H., Shin, B. K., Shin, H. S., Shinto, D., Smith, J. D., Sokolsky, P., Sone, N., Stokes, B. T., Stroman, T. A., Takagi, Y., Takahashi, Y., Takamura, M., Takeda, M., Takeishi, R., Taketa, A., Takita, M., Tameda, Y., Tanaka, H., Tanaka, K., Tanaka, M., Tanoue, Y., Thomas, S. B., Thomson, G. B., Tinyakov, P., Tkachev, I., Tokuno, H., Tomida, T., Troitsky, S., Tsuda, R., Tsunesada, Y., Uchihori, Y., Udo, S., Uehama, T., Urban, F., Warren, D., Wong, T., Yamamoto, M., Yamazaki, K., Yashiro, K., Yoshida, F., Yoshioka, Y., Zhezher, Y., and Zundel, Z.
Subjects: Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena
Abstract: For several decades, the origin of ultra-high-energy cosmic rays (UHECRs) has been an unsolved question of high-energy astrophysics. One approach for solving this puzzle is to correlate UHECRs with high-energy neutrinos, since neutrinos are a direct probe of hadronic interactions of cosmic rays and are not deflected by magnetic fields. In this paper, we present three different approaches for correlating the arrival directions of neutrinos with the arrival directions of UHECRs. The neutrino data is provided by the IceCube Neutrino Observatory and ANTARES, while the UHECR data with energies above $\sim$50 EeV is provided by the Pierre Auger Observatory and the Telescope Array. All experiments provide increased statistics and improved reconstructions with respect to our previous results reported in 2015. The first analysis uses a high-statistics neutrino sample optimized for point-source searches to search for excesses of neutrinos clustering in the vicinity of UHECR directions. The second analysis searches for an excess of UHECRs in the direction of the highest-energy neutrinos. The third analysis searches for an excess of pairs of UHECRs and highest-energy neutrinos on different angular scales. None of the analyses has found a significant excess, and previously reported over-fluctuations are reduced in significance. Based on these results, we further constrain the neutrino flux spatially correlated with UHECRs., Comment: 39 pages, 7 figures, 4 tables; updated source files including xml authorlist
Published: 2022
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35. Differential Sensitivity of the KM3NeT/ARCA detector to a diffuse neutrino flux and to point-like source emission: Exploring the case of the Starburst Galaxies

Author: Aiello, S., Albert, A., Alshamsi, M., Garre, S. Alves, Aly, Z., Ambrosone, A., Ameli, F., Andre, M., Androutsou, E., Anguita, M., Aphecetche, L., Ardid, M., Ardid, S., Atmani, H., Aublin, J., Badaracco, F., Bailly-Salins, L., Bardačová, Z., Baret, B., Bariego-Quintana, A., du Pree, S. Basegmez, Becherini, Y., Bendahman, M., Benfenati, F., Benhassi, M., Benoit, D.M., Berbee, E., Bertin, V., Biagi, S., Boettcher, M., Bonanno, D., Boumaaza, J., Bouta, M., Bouwhuis, M., Bozza, C., Bozza, R.M., H.Brânzaş, Bretaudeau, F., Breuhaus, M., Bruijn, R., Brunner, J., Bruno, R., Buis, E., Buompane, R., Busto, J., Caiffi, B., Calvo, D., Campion, S., Capone, A., Carenini, F., Carretero, V., Cartraud, T., Castaldi, P., Cecchini, V., Celli, S., Cerisy, L., Chabab, M., Chadolias, M., Chen, A., Cherubini, S., Chiarusi, T., Circella, M., Cocimano, R., Coelho, J.A.B., Coleiro, A., Coniglione, R., Coyle, P., Creusot, A., Cuttone, G., Dallier, R., Darras, Y., De Benedittis, A., De Martino, B., Decoene, V., Del Burgo, R., Del Rosso, I., Di Mauro, L.S., Di Palma, I., Díaz, A.F., Diaz, C., Diego-Tortosa, D., Distefano, C., Domi, A., Donzaud, C., Dornic, D., Dörr, M., Drakopoulou, E., Drouhin, D., Dvornický, R., Eberl, T., Eckerová, E., Eddymaoui, A., van Eeden, T., Eff, M., van Eijk, D., El Bojaddaini, I., El Hedri, S., Enzenhöfer, A., Ferrara, G., Filipović, M.D., Filippini, F., Franciotti, D., Fusco, L.A., Gabriel, J., Gagliardini, S., Gal, T., Méndez, J. García, Soto, A. Garcia, Oliver, C. Gatius, Geißelbrecht, N., Ghaddari, H., Gialanella, L., Gibson, B.K., Giorgio, E., Goos, I., Goswami, P., Goupilliere, D., Gozzini, S.R., Gracia, R., Graf, K., Guidi, C., Guillon, B., Gutiérrez, M., van Haren, H., Heijboer, A., Hekalo, A., Hennig, L., Hernández-Rey, J.J., Ibnsalih, W. Idrissi, Illuminati, G., de Jong, M., de Jong, P., Jung, B.J., Kalaczyński, P., Kalekin, O., Katz, U.F., Kistauri, G., Kopper, C., Kouchner, A., Kueviakoe, V., Kulikovskiy, V., Kvatadze, R., Labalme, M., Lahmann, R., Larosa, G., Lastoria, C., Lazo, A., Stum, S. Le, Lehaut, G., Leonora, E., Lessing, N., Levi, G., Clark, M. Lindsey, Longhitano, F., Magnani, F., Majumdar, J., Malerba, L., Mamedov, F., Mańczak, J., Manfreda, A., Manzaneda, M., Marconi, M., Margiotta, A., Marinelli, A., Markou, C., Martin, L., Martínez-Mora, J.A., Marzaioli, F., Mastrodicasa, M., Mastroianni, S., Miccichè, S., Miele, G., Migliozzi, P., Migneco, E., Mitsou, M.L., Mollo, C.M., Morales-Gallegos, L., Morga, M., Moussa, A., Mateo, I. Mozun, Muller, R., Musone, M.R., Musumeci, M., Navas, S., Nayerhoda, A., Nicolau, C.A., Nkosi, B., Fearraigh, B. Ó, Oliviero, V., Orlando, A., Oukacha, E., Paesani, D., González, J. Palacios, Papalashvili, G., Parisi, V., Gomez, E.J. Pastor, Păun, A.M., Păvălaş, G.E., Martínez, S. Peña, Perrin-Terrin, M., Perronnel, J., Pestel, V., Pestes, R., Piattelli, P., Poirè, C., Popa, V., Pradier, T., Prado, J., Pulvirenti, S., Quéméner, G., Quiroz-Rangel, C.A., Rahaman, U., Randazzo, N., Randriatoamanana, R., Razzaque, S., Rea, I.C., Real, D., Riccobene, G., Robinson, J., Romanov, A., Šaina, A., Greus, F. Salesa, Samtleben, D.F.E., Losa, A. Sánchez, Sanfilippo, S., Sanguineti, M., Santonastaso, C., Santonocito, D., Sapienza, P., Schnabel, J., Schumann, J., Schutte, H.M., Seneca, J., Sennan, N., Setter, B., Sgura, I., Shanidze, R., Sharma, A., Shitov, Y., Šimkovic, F., Simonelli, A., Sinopoulou, A., Smirnov, M.V., Spisso, B., Spurio, M., Stavropoulos, D., Štekl, I., Taiuti, M., Tayalati, Y., Thiersen, H., Tosta e Melo, I., Tragia, E., Trocmé, B., Tsourapis, V., Tudorache, A., Tzamariudaki, E., Vacheret, A., Melchor, A. Valer, Valsecchi, V., Van Elewyck, V., Vannoye, G., Vasileiadis, G., de Sola, F. Vazquez, Verilhac, C., Veutro, A., Viola, S., Vivolo, D., Wilms, J., de Wolf, E., Yepes-Ramirez, H., Zarpapis, G., Zavatarelli, S., Zegarelli, A., Zito, D., Zornoza, J.D., Zúñiga, J., and Zywucka, N.
Published: 2024
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36. Testing effects of Lorentz invariance violation in the propagation of astroparticles with the Pierre Auger Observatory

Author: The Pierre Auger Collaboration, Abreu, P., Aglietta, M., Albury, J. M., Allekotte, I., Cheminant, K. Almeida, Almela, A., Alvarez-Muñiz, J., Batista, R. Alves, Anastasi, G. A., Anchordoqui, L., Andrada, B., Andringa, S., Aramo, C., Ferreira, P. R. Araújo, Arnone, E., Velázquez, J. C. Arteaga, Asorey, H., Assis, P., Avila, G., Badescu, A. M., Bakalova, A., Balaceanu, A., Barbato, F., Bellido, J. A., Berat, C., Bertaina, M. E., Bertou, X., Bhatta, G., Biermann, P. L., Binet, V., Bismark, K., Bister, T., Biteau, J., Blazek, J., Bleve, C., Blümer, J., Boháčová, M., Boncioli, D., Bonifazi, C., Arbeletche, L. Bonneau, Borodai, N., Botti, A. M., Brack, J., Bretz, T., Orchera, P. G. Brichetto, Briechle, F. L., Buchholz, P., Bueno, A., Buitink, S., Buscemi, M., Büsken, M., Caballero-Mora, K. S., Caccianiga, L., Canfora, F., Caracas, I., Caruso, R., Castellina, A., Catalani, F., Cataldi, G., Cazon, L., Cerda, M., Chinellato, J. A., Chudoba, J., Chytka, L., Clay, R. W., Cerutti, A. C. Cobos, Colalillo, R., Coleman, A., Coluccia, M. R., Conceição, R., Condorelli, A., Consolati, G., Contreras, F., Convenga, F., Santos, D. Correia dos, Covault, C. E., Dasso, S., Daumiller, K., Dawson, B. R., Day, J. A., de Almeida, R. M., de Jesús, J., de Jong, S. J., Neto, J. R. T. de Mello, De Mitri, I., de Oliveira, J., Franco, D. de Oliveira, de Palma, F., de Souza, V., De Vito, E., Del Popolo, A., del Río, M., Deligny, O., Deval, L., di Matteo, A., Dobre, M., Dobrigkeit, C., D'Olivo, J. C., Mendes, L. M. Domingues, Anjos, R. C. dos, Dova, M. T., Ebr, J., Engel, R., Epicoco, I., Erdmann, M., Escobar, C. O., Etchegoyen, A., Falcke, H., Farmer, J., Farrar, G., Fauth, A. C., Fazzini, N., Feldbusch, F., Fenu, F., Fick, B., Figueira, J. M., Filipčič, A., Fitoussi, T., Fodran, T., Fujii, T., Fuster, A., Galea, C., Galelli, C., García, B., Vegas, A. L. Garcia, Gemmeke, H., Gesualdi, F., Gherghel-Lascu, A., Ghia, P. L., Giaccari, U., Giammarchi, M., Glombitza, J., Gobbi, F., Gollan, F., Golup, G., Berisso, M. Gómez, Vitale, P. F. Gómez, Gongora, J. P., González, J. M., González, N., Goos, I., Góra, D., Gorgi, A., Gottowik, M., Grubb, T. D., Guarino, F., Guedes, G. P., Guido, E., Hahn, S., Hamal, P., Hampel, M. R., Hansen, P., Harari, D., Harvey, V. M., Haungs, A., Hebbeker, T., Heck, D., Hill, G. C., Hojvat, C., Hörandel, J. R., Horvath, P., Hrabovský, M., Huege, T., Insolia, A., Isar, P. G., Janecek, P., Johnsen, J. A., Jurysek, J., Kääpä, A., Kampert, K. H., Karastathis, N., Keilhauer, B., Khakurdikar, A., Covilakam, V. V. Kizakke, Klages, H. O., Kleifges, M., Kleinfeller, J., Knapp, F., Kunka, N., Lago, B. L., Lang, R. G., Langner, N., de Oliveira, M. A. Leigui, Lenok, V., Letessier-Selvon, A., Lhenry-Yvon, I., Presti, D. Lo, Lopes, L., López, R., Lu, L., Luce, Q., Lundquist, J. P., Payeras, A. Machado, Mancarella, G., Mandat, D., Manning, B. C., Manshanden, J., Mantsch, P., Marafico, S., Mariani, F. M., Mariazzi, A. G., Mariş, I. C., Marsella, G., Martello, D., Martinelli, S., Bravo, O. Martínez, Mastrodicasa, M., Mathes, H. J., Matthews, J., Matthiae, G., Mayotte, E., Mayotte, S., Mazur, P. O., Medina-Tanco, G., Melo, D., Menshikov, A., Michal, S., Micheletti, M. I., Miramonti, L., Mollerach, S., Montanet, F., Morejon, L., Morello, C., Mostafá, M., Müller, A. L., Muller, M. A., Mulrey, K., Mussa, R., Muzio, M., Namasaka, W. M., Nasr-Esfahani, A., Nellen, L., Nicora, G., Niculescu-Oglinzanu, M., Niechciol, M., Nitz, D., Nosek, D., Novotny, V., Nožka, L., Nucita, A, Núñez, L. A., Oliveira, C., Palatka, M., Pallotta, J., Papenbreer, P., Parente, G., Parra, A., Pawlowsky, J., Pech, M., Pękala, J., Pelayo, R., Peña-Rodriguez, J., Martins, E. E. Pereira, Armand, J. Perez, Bertolli, C. Pérez, Perlin, M., Perrone, L., Petrera, S., Petrucci, C., Pierog, T., Pimenta, M., Pirronello, V., Platino, M., Pont, B., Pothast, M., Privitera, P., Prouza, M., Puyleart, A., Querchfeld, S., Rautenberg, J., Ravignani, D., Reininghaus, M., Ridky, J., Riehn, F., Risse, M., Rizi, V., de Carvalho, W. Rodrigues, Rojo, J. Rodriguez, Roncoroni, M. J., Rossoni, S., Roth, M., Roulet, E., Rovero, A. C., Ruehl, P., Saftoiu, A., Saharan, M., Salamida, F., Salazar, H., Salina, G., Gomez, J. D. Sanabria, Sánchez, F., Santos, E. M., Santos, E., Sarazin, F., Sarmento, R., Sarmiento-Cano, C., Sato, R., Savina, P., Schäfer, C. M., Scherini, V., Schieler, H., Schimassek, M., Schimp, M., Schlüter, F., Schmidt, D., Scholten, O., Schoorlemmer, H., Schovánek, P., Schröder, F. G., Schulte, J., Schulz, T., Sciutto, S. J., Scornavacche, M., Segreto, A., Sehgal, S., Shellard, R. C., Sigl, G., Silli, G., Sima, O., Smau, R., Šmída, R., Sommers, P., Soriano, J. F., Squartini, R., Stadelmaier, M., Stanca, D., Stanič, S., Stasielak, J., Stassi, P., Streich, A., Suárez-Durán, M., Sudholz, T., Suomijärvi, T., Supanitsky, A. D., Szadkowski, Z., Tapia, A., Taricco, C., Timmermans, C., Tkachenko, O., Tobiska, P., Peixoto, C. J. Todero, Tomé, B., Torrès, Z., Travaini, A., Travnicek, P., Trimarelli, C., Tueros, M., Ulrich, R., Unger, M., Vaclavek, L., Vacula, M., Galicia, J. F. Valdés, Valore, L., Varela, E., Vásquez-Ramírez, A., Veberič, D., Ventura, C., Quispe, I. D. Vergara, Verzi, V., Vicha, J., Vink, J., Vorobiov, S., Wahlberg, H., Watanabe, C., Watson, A. A., Weindl, A., Wiencke, L., Wilczyński, H., Wittkowski, D., Wundheiler, B., Yushkov, A., Zapparrata, O., Zas, E., Zavrtanik, D., Zavrtanik, M., and Zehrer, L.
Subjects: Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena
Abstract: Lorentz invariance violation (LIV) is often described by dispersion relations of the form $E_i^2=m_i^2+p_i^2+\delta_{i,n} E^{2+n}$ with delta different based on particle type $i$, with energy $E$, momentum $p$ and rest mass $m$. Kinematics and energy thresholds of interactions are modified once the LIV terms become comparable to the squared masses of the particles involved. Thus, the strongest constraints on the LIV coefficients $\delta_{i,n}$ tend to come from the highest energies. At sufficiently high energies, photons produced by cosmic ray interactions as they propagate through the Universe could be subluminal and unattenuated over cosmological distances. Cosmic ray interactions can also be modified and lead to detectable fingerprints in the energy spectrum and mass composition observed on Earth. The data collected at the Pierre Auger Observatory are therefore possibly sensitive to both the electromagnetic and hadronic sectors of LIV. In this article, we explore these two sectors by comparing the energy spectrum and the composition of cosmic rays and the upper limits on the photon flux from the Pierre Auger Observatory with simulations including LIV. Constraints on LIV parameters depend strongly on the mass composition of cosmic rays at the highest energies. For the electromagnetic sector, while no constraints can be obtained in the absence of protons beyond $10^{19}$ eV, we obtain $\delta_{\gamma,0} > -10^{-21}$, $\delta_{\gamma,1} > -10^{-40}$ eV$^{-1}$ and $\delta_{\gamma,2} > -10^{-58}$ eV$^{-2}$ in the case of a subdominant proton component up to $10^{20}$ eV. For the hadronic sector, we study the best description of the data as a function of LIV coefficients and we derive constraints in the hadronic sector such as $\delta_{\mathrm{had},0} < 10^{-19}$, $\delta_{\mathrm{had},1} < 10^{-38}$ eV$^{-1}$ and $\delta_{\mathrm{had},2}< 10^{-57}$ eV$^{-2}$ at 5$\sigma$ CL., Comment: Comments: Published version, 22 pages, 8 figures, 2 tables
Published: 2021
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37. The energy spectrum of cosmic rays beyond the turn-down around $10^{17}$ eV as measured with the surface detector of the Pierre Auger Observatory

Author: The Pierre Auger Collaboration, Abreu, P., Aglietta, M., Albury, J. M., Allekotte, I., Almela, A., Alvarez-Muñiz, J., Batista, R. Alves, Anastasi, G. A., Anchordoqui, L., Andrada, B., Andringa, S., Aramo, C., Ferreira, P. R. Araújo, Velázquez, J. C. Arteaga, Asorey, H., Assis, P., Avila, G., Badescu, A. M., Bakalova, A., Balaceanu, A., Barbato, F., Luz, R. J. Barreira, Becker, K. H., Bellido, J. A., Berat, C., Bertaina, M. E., Bertou, X., Biermann, P. L., Billoir, P., Binet, V., Bismark, K., Bister, T., Biteau, J., Blazek, J., Bleve, C., Boháčová, M., Boncioli, D., Bonifazi, C., Arbeletche, L. Bonneau, Borodai, N., Botti, A. M., Brack, J., Bretz, T., Orchera, P. G. Brichetto, Briechle, F. L., Buchholz, P., Bueno, A., Buitink, S., Buscemi, M., Büsken, M., Caballero-Mora, K. S., Caccianiga, L., Canfora, F., Caracas, I., Carceller, J. M., Caruso, R., Castellina, A., Catalani, F., Cataldi, G., Cazon, L., Cerda, M., Chinellato, J. A., Chudoba, J., Chytka, L., Clay, R. W., Cerutti, A. C. Cobos, Colalillo, R., Coleman, A., Coluccia, M. R., Conceição, R., Condorelli, A., Consolati, G., Contreras, F., Convenga, F., Santos, D. Correia dos, Covault, C. E., Dasso, S., Daumiller, K., Dawson, B. R., Day, J. A., de Almeida, R. M., de Jesús, J., de Jong, S. J., De Mauro, G., Neto, J. R. T. de Mello, De Mitri, I., de Oliveira, J., Franco, D. de Oliveira, de Palma, F., de Souza, V., De Vito, E., del Río, M., Deligny, O., Di Matteo, A., Dobrigkeit, C., D'Olivo, J. C., Mendes, L. M. Domingues, Anjos, R. C. dos, Santos, D. dos, Dova, M. T., Ebr, J., Engel, R., Epicoco, I., Erdmann, M., Escobar, C. O., Etchegoyen, A., Falcke, H., Farmer, J., Farrar, G., Fauth, A. C., Fazzini, N., Feldbusch, F., Fenu, F., Fick, B., Figueira, J. M., Filipčič, A., Fitoussi, T., Fodran, T., Freire, M. M., Fujii, T., Fuster, A., Galea, C., Galelli, C., García, B., Vegas, A. L. Garcia, Gemmeke, H., Gesualdi, F., Gherghel-Lascu, A., Ghia, P. L., Giaccari, U., Giammarchi, M., Glombitza, J., Gobbi, F., Gollan, F., Golup, G., Berisso, M. Gómez, Vitale, P. F. Gómez, Gongora, J. P., González, J. M., González, N., Goos, I., Góra, D., Gorgi, A., Gottowik, M., Grubb, T. D., Guarino, F., Guedes, G. P., Guido, E., Hahn, S., Hamal, P., Hampel, M. R., Hansen, P., Harari, D., Harvey, V. M., Haungs, A., Hebbeker, T., Heck, D., Hill, G. C., Hojvat, C., Hörandel, J. R., Horvath, P., Hrabovský, M., Huege, T., Insolia, A., Isar, P. G., Janecek, P., Johnsen, J. A., Jurysek, J., Kääpä, A., Kampert, K. H., Karastathis, N., Keilhauer, B., Kemp, J., Khakurdikar, A., Covilakam, V. V. Kizakke, Klages, H. O., Kleifges, M., Kleinfeller, J., Köpke, M., Kunka, N., Lago, B. L., Lang, R. G., Langner, N., de Oliveira, M. A. Leigui, Lenok, V., Letessier-Selvon, A., Lhenry-Yvon, I., Presti, D. Lo, Lopes, L., López, R., Lu, L., Luce, Q., Lundquist, J. P., Payeras, A. Machado, Mancarella, G., Mandat, D., Manning, B. C., Manshanden, J., Mantsch, P., Marafico, S., Mariazzi, A. G., Mariş, I. C., Marsella, G., Martello, D., Martinelli, S., Martinez, H., Bravo, O. Martínez, Mastrodicasa, M., Mathes, H. J., Matthews, J., Matthiae, G., Mayotte, E., Mazur, P. O., Medina-Tanco, G., Melo, D., Menshikov, A., Merenda, K. -D., Michal, S., Micheletti, M. I., Miramonti, L., Mockler, D., Mollerach, S., Montanet, F., Morello, C., Mostafá, M., Müller, A. L., Muller, M. A., Mulrey, K., Mussa, R., Muzio, M., Namasaka, W. M., Nasr-Esfahani, A., Nellen, L., Niculescu-Oglinzanu, M., Niechciol, M., Nitz, D., Nosek, D., Novotny, V., Nožka, L., Nucita, A, Núñez, L. A., Palatka, M., Pallotta, J., Papenbreer, P., Parente, G., Parra, A., Pawlowsky, J., Pech, M., Pedreira, F., Pękala, J., Pelayo, R., Peña-Rodriguez, J., Martins, E. E. Pereira, Armand, J. Perez, Bertolli, C. Pérez, Perlin, M., Perrone, L., Petrera, S., Pierog, T., Pimenta, M., Pirronello, V., Platino, M., Pont, B., Pothast, M., Privitera, P., Prouza, M., Puyleart, A., Querchfeld, S., Rautenberg, J., Ravignani, D., Reininghaus, M., Ridky, J., Riehn, F., Risse, M., Rizi, V., de Carvalho, W. Rodrigues, Rojo, J. Rodriguez, Roncoroni, M. J., Roth, M., Roulet, E., Rovero, A. C., Ruehl, P., Saffi, S. J., Saftoiu, A., Salamida, F., Salazar, H., Salina, G., Gomez, J. D. Sanabria, Sánchez, F., Santos, E. M., Santos, E., Sarazin, F., Sarmento, R., Sarmiento-Cano, C., Sato, R., Savina, P., Schäfer, C. M., Scherini, V., Schieler, H., Schimassek, M., Schimp, M., Schlüter, F., Schmidt, D., Scholten, O., Schovánek, P., Schröder, F. G., Schröder, S., Schulte, J., Schulz, A., Sciutto, S. J., Scornavacche, M., Segreto, A., Sehgal, S., Shellard, R. C., Sigl, G., Silli, G., Sima, O., Šmída, R., Sommers, P., Soriano, J. F., Souchard, J., Squartini, R., Stadelmaier, M., Stanca, D., Stanič, S., Stasielak, J., Stassi, P., Streich, A., Suárez-Durán, M., Sudholz, T., Suomijärvi, T., Supanitsky, A. D., Szadkowski, Z., Tapia, A., Taricco, C., Timmermans, C., Tkachenko, O., Tobiska, P., Peixoto, C. J. Todero, Tomé, B., Torrès, Z., Travaini, A., Travnicek, P., Trimarelli, C., Tueros, M., Ulrich, R., Unger, M., Vaclavek, L., Vacula, M., Galicia, J. F. Valdés, Valore, L., Varela, E., Vásquez-Ramírez, A., Veberič, D., Ventura, C., Quispe, I. D. Vergara, Verzi, V., Vicha, J., Vink, J., Vorobiov, S., Wahlberg, H., Watanabe, C., Watson, A. A., Weber, M., Weindl, A., Wiencke, L., Wilczyński, H., Wirtz, M., Wittkowski, D., Wundheiler, B., Yushkov, A., Zapparrata, O., Zas, E., Zavrtanik, D., Zavrtanik, M., and Zehrer, L.
Subjects: Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena
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 \emph{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., Comment: Published version, 25 pages, 20 figures, 11 tables Updated April 2022 to fix typo in Table 10
Published: 2021
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38. Extraction of the Muon Signals Recorded with the Surface Detector of the Pierre Auger Observatory Using Recurrent Neural Networks

Author: The Pierre Auger Collaboration, Aab, A., Abreu, P., Aglietta, M., Albury, J. M., Allekotte, I., Almela, A., Alvarez-Muñiz, J., Batista, R. Alves, Anastasi, G. A., Anchordoqui, L., Andrada, B., Andringa, S., Aramo, C., Ferreira, P. R. Araújo, Velázquez, J. C. Arteaga, Asorey, H., Assis, P., Avila, G., Badescu, A. M., Bakalova, A., Balaceanu, A., Barbato, F., Luz, R. J. Barreira, Becker, K. H., Bellido, J. A., Berat, C., Bertaina, M. E., Bertou, X., Biermann, P. L., Bister, T., Biteau, J., Blazek, J., Bleve, C., Boháčová, M., Boncioli, D., Bonifazi, C., Arbeletche, L. Bonneau, Borodai, N., Botti, A. M., Brack, J., Bretz, T., Orchera, P. G. Brichetto, Briechle, F. L., Buchholz, P., Bueno, A., Buitink, S., Buscemi, M., Caballero-Mora, K. S., Caccianiga, L., Canfora, F., Caracas, I., Carceller, J. M., Caruso, R., Castellina, A., Catalani, F., Cataldi, G., Cazon, L., Cerda, M., Chinellato, J. A., Choi, K., Chudoba, J., Chytka, L., Clay, R. W., Cerutti, A. C. Cobos, Colalillo, R., Coleman, A., Coluccia, M. R., Conceição, R., Condorelli, A., Consolati, G., Contreras, F., Convenga, F., Santos, D. Correia dos, Covault, C. E., Dasso, S., Daumiller, K., Dawson, B. R., Day, J. A., de Almeida, R. M., de Jesús, J., de Jong, S. J., De Mauro, G., Neto, J. R. T. de Mello, De Mitri, I., de Oliveira, J., Franco, D. de Oliveira, de Palma, F., de Souza, V., De Vito, E., del Río, M., Deligny, O., Di Matteo, A., Dobrigkeit, C., D'Olivo, J. C., Anjos, R. C. dos, Dova, M. T., Ebr, J., Engel, R., Epicoco, I., Erdmann, M., Escobar, C. O., Etchegoyen, A., Falcke, H., Farmer, J., Farrar, G., Fauth, A. C., Fazzini, N., Feldbusch, F., Fenu, F., Fick, B., Figueira, J. M., Filipčič, A., Fodran, T., Freire, M. M., Fujii, T., Fuster, A., Galea, C., Galelli, C., García, B., Vegas, A. L. Garcia, Gemmeke, H., Gesualdi, F., Gherghel-Lascu, A., Ghia, P. L., Giaccari, U., Giammarchi, M., Giller, M., Glombitza, J., Gobbi, F., Gollan, F., Golup, G., Berisso, M. Gómez, Vitale, P. F. Gómez, Gongora, J. P., González, J. M., González, N., Goos, I., Góra, D., Gorgi, A., Gottowik, M., Grubb, T. D., Guarino, F., Guedes, G. P., Guido, E., Hahn, S., Hamal, P., Hampel, M. R., Hansen, P., Harari, D., Harvey, V. M., Haungs, A., Hebbeker, T., Heck, D., Hill, G. C., Hojvat, C., Hörandel, J. R., Horvath, P., Hrabovský, M., Huege, T., Hulsman, J., Insolia, A., Isar, P. G., Janecek, P., Johnsen, J. A., Jurysek, J., Kääpä, A., Kampert, K. H., Keilhauer, B., Kemp, J., Klages, H. O., Kleifges, M., Kleinfeller, J., Köpke, M., Kunka, N., Lago, B. L., Lang, R. G., Langner, N., de Oliveira, M. A. Leigui, Lenok, V., Letessier-Selvon, A., Lhenry-Yvon, I., Presti, D. Lo, Lopes, L., López, R., Lu, L., Luce, Q., Lucero, A., Lundquist, J. P., Payeras, A. Machado, Mancarella, G., Mandat, D., Manning, B. C., Manshanden, J., Mantsch, P., Marafico, S., Mariazzi, A. G., Mariş, I. C., Marsella, G., Martello, D., Martinez, H., Bravo, O. Martínez, Mastrodicasa, M., Mathes, H. J., Matthews, J., Matthiae, G., Mayotte, E., Mazur, P. O., Medina-Tanco, G., Melo, D., Menshikov, A., Merenda, K. -D., Michal, S., Micheletti, M. I., Miramonti, L., Mollerach, S., Montanet, F., Morello, C., Mostafá, M., Müller, A. L., Muller, M. A., Mulrey, K., Mussa, R., Muzio, M., Namasaka, W. M., Nasr-Esfahani, A., Nellen, L., Niculescu-Oglinzanu, M., Niechciol, M., Nitz, D., Nosek, D., Novotny, V., Nožka, L., Nucita, A, Núñez, L. A., Palatka, M., Pallotta, J., Papenbreer, P., Parente, G., Parra, A., Pech, M., Pedreira, F., Pȩkala, J., Pelayo, R., Peña-Rodriguez, J., Martins, E. E. Pereira, Armand, J. Perez, Bertolli, C. Pérez, Perlin, M., Perrone, L., Petrera, S., Pierog, T., Pimenta, M., Pirronello, V., Platino, M., Pont, B., Pothast, M., Privitera, P., Prouza, M., Puyleart, A., Querchfeld, S., Rautenberg, J., Ravignani, D., Reininghaus, M., Ridky, J., Riehn, F., Risse, M., Rizi, V., de Carvalho, W. Rodrigues, Rojo, J. Rodriguez, Roncoroni, M. J., Roth, M., Roulet, E., Rovero, A. C., Ruehl, P., Saffi, S. J., Saftoiu, A., Salamida, F., Salazar, H., Salina, G., Gomez, J. D. Sanabria, Sánchez, F., Santos, E. M., Santos, E., Sarazin, F., Sarmento, R., Sarmiento-Cano, C., Sato, R., Savina, P., Schäfer, C. M., Scherini, V., Schieler, H., Schimassek, M., Schimp, M., Schlüter, F., Schmidt, D., Scholten, O., Schovánek, P., Schröder, F. G., Schröder, S., Schulte, J., Sciutto, S. J., Scornavacche, M., Segreto, A., Sehgal, S., Shellard, R. C., Sigl, G., Silli, G., Sima, O., Šmída, R., Sommers, P., Soriano, J. F., Souchard, J., Squartini, R., Stadelmaier, M., Stanca, D., Stanič, S., Stasielak, J., Stassi, P., Streich, A., Suárez-Durán, M., Sudholz, T., Suomijärvi, T., Supanitsky, A. D., Šupík, J., Szadkowski, Z., Taboada, A., Tapia, A., Taricco, C., Timmermans, C., Tkachenko, O., Tobiska, P., Peixoto, C. J. Todero, Tomé, B., Travaini, A., Travnicek, P., Trimarelli, C., Trini, M., Tueros, M., Ulrich, R., Unger, M., Vaclavek, L., Vacula, M., Galicia, J. F. Valdés, Valore, L., Varela, E., C., V. Varma K., Vásquez-Ramírez, A., Veberič, D., Ventura, C., Quispe, I. D. Vergara, Verzi, V., Vicha, J., Vink, J., Vorobiov, S., Wahlberg, H., Watanabe, C., Watson, A. A., Weber, M., Weindl, A., Wiencke, L., Wilczyński, H., Winchen, T., Wirtz, M., Wittkowski, D., Wundheiler, B., Yushkov, A., Zapparrata, O., Zas, E., Zavrtanik, D., Zavrtanik, M., Zehrer, L., and Zepeda, A.
Subjects: High Energy Physics - Experiment
Abstract: The Pierre Auger Observatory, at present the largest cosmic-ray observatory ever built, is instrumented with a ground array of 1600 water-Cherenkov detectors, known as the Surface Detector (SD). The SD samples the secondary particle content (mostly photons, electrons, positrons and muons) of extensive air showers initiated by cosmic rays with energies ranging from $10^{17}~$eV up to more than $10^{20}~$eV. Measuring the independent contribution of the muon component to the total registered signal is crucial to enhance the capability of the Observatory to estimate the mass of the cosmic rays on an event-by-event basis. However, with the current design of the SD, it is difficult to straightforwardly separate the contributions of muons to the SD time traces from those of photons, electrons and positrons. In this paper, we present a method aimed at extracting the muon component of the time traces registered with each individual detector of the SD using Recurrent Neural Networks. We derive the performances of the method by training the neural network on simulations, in which the muon and the electromagnetic components of the traces are known. We conclude this work showing the performance of this method on experimental data of the Pierre Auger Observatory. We find that our predictions agree with the parameterizations obtained by the AGASA collaboration to describe the lateral distributions of the electromagnetic and muonic components of extensive air showers., Comment: Published version, 23 pages, 15 figures
Published: 2021
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39. Measurement of the fluctuations in the number of muons in extensive air showers with the Pierre Auger Observatory

Author: The Pierre Auger Collaboration, Aab, A., Abreu, P., Aglietta, M., Albury, J. M., Allekotte, I., Almela, A., Alvarez-Muñiz, J., Batista, R. Alves, Anastasi, G. A., Anchordoqui, L., Andrada, B., Andringa, S., Aramo, C., Ferreira, P. R. Araújo, Asorey, H., Assis, P., Avila, G., Badescu, A. M., Bakalova, A., Balaceanu, A., Barbato, F., Luz, R. J. Barreira, Becker, K. H., Bellido, J. A., Berat, C., Bertaina, M. E., Bertou, X., Biermann, P. L., Bister, T., Biteau, J., Blazek, J., Bleve, C., Boháčová, M., Boncioli, D., Bonifazi, C., Arbeletche, L. Bonneau, Borodai, N., Botti, A. M., Brack, J., Bretz, T., Briechle, F. L., Buchholz, P., Bueno, A., Buitink, S., Buscemi, M., Caballero-Mora, K. S., Caccianiga, L., Cancio, A., Canfora, F., Caracas, I., Carceller, J. M., Caruso, R., Castellina, A., Catalani, F., Cataldi, G., Cazon, L., Cerda, M., Chinellato, J. A., Choi, K., Chudoba, J., Chytka, L., Clay, R. W., Cerutti, A. C. Cobos, Colalillo, R., Coleman, A., Coluccia, M. R., Conceição, R., Condorelli, A., Consolati, G., Contreras, F., Convenga, F., Covault, C. E., Dasso, S., Daumiller, K., Dawson, B. R., Day, J. A., de Almeida, R. M., de Jesús, J., de Jong, S. J., De Mauro, G., Neto, J. R. T. de Mello, De Mitri, I., de Oliveira, J., Franco, D. de Oliveira, de Souza, V., De Vito, E., Debatin, J., del Río, M., Deligny, O., Dembinski, H., Dhital, N., Di Matteo, A., Dobrigkeit, C., D'Olivo, J. C., Anjos, R. C. dos, Dova, M. T., Ebr, J., Engel, R., Epicoco, I., Erdmann, M., Escobar, C. O., Etchegoyen, A., Falcke, H., Farmer, J., Farrar, G., Fauth, A. C., Fazzini, N., Feldbusch, F., Fenu, F., Fick, B., Figueira, J. M., Filipčič, A., Fodran, T., Freire, M. M., Fujii, T., Fuster, A., Galea, C., Galelli, C., García, B., Vegas, A. L. Garcia, Gemmeke, H., Gesualdi, F., Gherghel-Lascu, A., Ghia, P. L., Giaccari, U., Giammarchi, M., Giller, M., Glombitza, J., Gobbi, F., Gollan, F., Golup, G., Berisso, M. Gómez, Vitale, P. F. Gómez, Gongora, J. P., González, N., Goos, I., Góra, D., Gorgi, A., Gottowik, M., Grubb, T. D., Guarino, F., Guedes, G. P., Guido, E., Hahn, S., Halliday, R., Hampel, M. R., Hansen, P., Harari, D., Harvey, V. M., Haungs, A., Hebbeker, T., Heck, D., Hill, G. C., Hojvat, C., Hörandel, J. R., Horvath, P., Hrabovský, M., Huege, T., Hulsman, J., Insolia, A., Isar, P. G., Johnsen, J. A., Jurysek, J., Kääpä, A., Kampert, K. H., Keilhauer, B., Kemp, J., Klages, H. O., Kleifges, M., Kleinfeller, J., Köpke, M., Mezek, G. Kukec, Lago, B. L., LaHurd, D., Lang, R. G., Langner, N., de Oliveira, M. A. Leigui, Lenok, V., Letessier-Selvon, A., Lhenry-Yvon, I., Presti, D. Lo, Lopes, L., López, R., Lorek, R., Luce, Q., Lucero, A., Lundquist, J. P., Payeras, A. Machado, Mancarella, G., Mandat, D., Manning, B. C., Manshanden, J., Mantsch, P., Marafico, S., Mariazzi, A. G., Mariş, I. C., Marsella, G., Martello, D., Martinez, H., Bravo, O. Martínez, Mastrodicasa, M., Mathes, H. J., Matthews, J., Matthiae, G., Mayotte, E., Mazur, P. O., Medina-Tanco, G., Melo, D., Menshikov, A., Merenda, K. -D., Michal, S., Micheletti, M. I., Miramonti, L., Mollerach, S., Montanet, F., Morello, C., Mostafá, M., Müller, A. L., Muller, M. A., Mulrey, K., Mussa, R., Muzio, M., Namasaka, W. M., Nellen, L., Niculescu-Oglinzanu, M., Niechciol, M., Nitz, D., Nosek, D., Novotny, V., Nožka, L., Nucita, A, Núñez, L. A., Palatka, M., Pallotta, J., Papenbreer, P., Parente, G., Parra, A., Pech, M., Pedreira, F., Pękala, J., Pelayo, R., Peña-Rodriguez, J., Armand, J. Perez, Perlin, M., Perrone, L., Petrera, S., Pierog, T., Pimenta, M., Pirronello, V., Platino, M., Pont, B., Pothast, M., Privitera, P., Prouza, M., Puyleart, A., Querchfeld, S., Rautenberg, J., Ravignani, D., Reininghaus, M., Ridky, J., Riehn, F., Risse, M., Ristori, P., Rizi, V., de Carvalho, W. Rodrigues, Rojo, J. Rodriguez, Roncoroni, M. J., Roth, M., Roulet, E., Rovero, A. C., Ruehl, P., Saffi, S. J., Saftoiu, A., Salamida, F., Salazar, H., Salina, G., Gomez, J. D. Sanabria, Sánchez, F., Santos, E. M., Santos, E., Sarazin, F., Sarmento, R., Sarmiento-Cano, C., Sato, R., Savina, P., Schäfer, C. M., Scherini, V., Schieler, H., Schimassek, M., Schimp, M., Schlüter, F., Schmidt, D., Scholten, O., Schovánek, P., Schröder, F. G., Schröder, S., Schulte, J., Sciutto, S. J., Scornavacche, M., Shellard, R. C., Sigl, G., Silli, G., Sima, O., Šmída, R., Sommers, P., Soriano, J. F., Souchard, J., Squartini, R., Stadelmaier, M., Stanca, D., Stanič, S., Stasielak, J., Stassi, P., Streich, A., Suárez-Durán, M., Sudholz, T., Suomijärvi, T., Supanitsky, A. D., Šupík, J., Szadkowski, Z., Taboada, A., Tapia, A., Timmermans, C., Tkachenko, O., Tobiska, P., Peixoto, C. J. Todero, Tomé, B., Elipe, G. Torralba, Travaini, A., Travnicek, P., Trimarelli, C., Trini, M., Tueros, M., Ulrich, R., Unger, M., Vaclavek, L., Vacula, M., Galicia, J. F. Valdés, Valiño, I., Valore, L., Varela, E., C., V. Varma K., Vásquez-Ramírez, A., Veberič, D., Ventura, C., Quispe, I. D. Vergara, Verzi, V., Vicha, J., Vink, J., Vorobiov, S., Wahlberg, H., Watson, A. A., Weber, M., Weindl, A., Wiencke, L., Wilczyński, H., Winchen, T., Wirtz, M., Wittkowski, D., Wundheiler, B., Yushkov, A., Zapparrata, O., Zas, E., Zavrtanik, D., Zavrtanik, M., Zehrer, L., and Zepeda, A.
Subjects: High Energy Physics - Experiment
Abstract: We present the first measurement of the fluctuations in the number of muons in extensive air showers produced by ultrahigh energy cosmic rays. We find that the measured fluctuations are in good agreement with predictions from air shower simulations. This observation provides new insights into the origin of the previously reported deficit of muons in air shower simulations and constrains models of hadronic interactions at ultrahigh energies. Our measurement is compatible with the muon deficit originating from small deviations in the predictions from hadronic interaction models of particle production that accumulate as the showers develop., Comment: Published version, 11 pages, 3 figures, 1 table, Supplemental material appended
Published: 2021
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40. The FRAM robotic telescope for atmospheric monitoring at the Pierre Auger Observatory

Author: The Pierre Auger Collaboration, Aab, A., Abreu, P., Aglietta, M., Albury, J. M., Allekotte, I., Almela, A., Alvarez-Muñiz, J., Batista, R. Alves, Anastasi, G. A., Anchordoqui, L., Andrada, B., Andringa, S., Aramo, C., Ferreira, P. R. Araújo, Velázquez, J. C. Arteaga, Asorey, H., Assis, P., Avila, G., Badescu, A. M., Bakalova, A., Balaceanu, A., Barbato, F., Luz, R. J. Barreira, Becker, K. H., Bellido, J. A., Berat, C., Bertaina, M. E., Bertou, X., Biermann, P. L., Bister, T., Biteau, J., Blazek, J., Bleve, C., Boháčová, M., Boncioli, D., Bonifazi, C., Arbeletche, L. Bonneau, Borodai, N., Botti, A. M., Brack, J., Bretz, T., Orchera, P. G. Brichetto, Briechle, F. L., Buchholz, P., Bueno, A., Buitink, S., Buscemi, M., Caballero-Mora, K. S., Caccianiga, L., Canfora, F., Caracas, I., Carceller, J. M., Caruso, R., Castellina, A., Catalani, F., Cataldi, G., Cazon, L., Cerda, M., Chinellato, J. A., Choi, K., Chudoba, J., Chytka, L., Clay, R. W., Cerutti, A. C. Cobos, Colalillo, R., Coleman, A., Coluccia, M. R., Conceição, R., Condorelli, A., Consolati, G., Contreras, F., Convenga, F., Santos, D. Correia dos, Covault, C. E., Dasso, S., Daumiller, K., Dawson, B. R., Day, J. A., de Almeida, R. M., de Jesús, J., de Jong, S. J., De Mauro, G., Neto, J. R. T. de Mello, De Mitri, I., de Oliveira, J., Franco, D. de Oliveira, de Palma, F., de Souza, V., De Vito, E., del Río, M., Deligny, O., Di Matteo, A., Dobrigkeit, C., D'Olivo, J. C., Anjos, R. C. dos, Dova, M. T., Ebr, J., Engel, R., Epicoco, I., Erdmann, M., Escobar, C. O., Etchegoyen, A., Falcke, H., Farmer, J., Farrar, G., Fauth, A. C., Fazzini, N., Feldbusch, F., Fenu, F., Fick, B., Figueira, J. M., Filipčič, A., Fodran, T., Freire, M. M., Fujii, T., Fuster, A., Galea, C., Galelli, C., García, B., Vegas, A. L. Garcia, Gemmeke, H., Gesualdi, F., Gherghel-Lascu, A., Ghia, P. L., Giaccari, U., Giammarchi, M., Giller, M., Glombitza, J., Gobbi, F., Gollan, F., Golup, G., Berisso, M. Gómez, Vitale, P. F. Gómez, Gongora, J. P., González, J. M., González, N., Goos, I., Góra, D., Gorgi, A., Gottowik, M., Grubb, T. D., Guarino, F., Guedes, G. P., Guido, E., Hahn, S., Hamal, P., Hampel, M. R., Hansen, P., Harari, D., Harvey, V. M., Haungs, A., Hebbeker, T., Heck, D., Hill, G. C., Hojvat, C., Hörandel, J. R., Horvath, P., Hrabovský, M., Huege, T., Hulsman, J., Insolia, A., Isar, P. G., Janecek, P., Johnsen, J. A., Jurysek, J., Kääpä, A., Kampert, K. H., Keilhauer, B., Kemp, J., Klages, H. O., Kleifges, M., Kleinfeller, J., Köpke, M., Kunka, N., Lago, B. L., Lang, R. G., Langner, N., de Oliveira, M. A. Leigui, Lenok, V., Letessier-Selvon, A., Lhenry-Yvon, I., Presti, D. Lo, Lopes, L., López, R., Lu, L., Luce, Q., Lucero, A., Lundquist, J. P., Payeras, A. Machado, Mancarella, G., Mandat, D., Manning, B. C., Manshanden, J., Mantsch, P., Marafico, S., Mariazzi, A. G., Mariş, I. C., Marsella, G., Martello, D., Martinez, H., Bravo, O. Martínez, Mastrodicasa, M., Mathes, H. J., Matthews, J., Matthiae, G., Mayotte, E., Mazur, P. O., Medina-Tanco, G., Melo, D., Menshikov, A., Merenda, K. -D., Michal, S., Micheletti, M. I., Miramonti, L., Mollerach, S., Montanet, F., Morello, C., Mostafá, M., Müller, A. L., Muller, M. A., Mulrey, K., Mussa, R., Muzio, M., Namasaka, W. M., Nasr-Esfahani, A., Nellen, L., Niculescu-Oglinzanu, M., Niechciol, M., Nitz, D., Nosek, D., Novotny, V., Nožka, L., Nucita, A, Núñez, L. A., Palatka, M., Pallotta, J., Papenbreer, P., Parente, G., Parra, A., Pech, M., Pedreira, F., Pękala, J., Pelayo, R., Peña-Rodriguez, J., Martins, E. E. Pereira, Armand, J. Perez, Bertolli, C. Pérez, Perlin, M., Perrone, L., Petrera, S., Pierog, T., Pimenta, M., Pirronello, V., Platino, M., Pont, B., Pothast, M., Privitera, P., Prouza, M., Puyleart, A., Querchfeld, S., Rautenberg, J., Ravignani, D., Reininghaus, M., Ridky, J., Riehn, F., Risse, M., Rizi, V., de Carvalho, W. Rodrigues, Rojo, J. Rodriguez, Roncoroni, M. J., Roth, M., Roulet, E., Rovero, A. C., Ruehl, P., Saffi, S. J., Saftoiu, A., Salamida, F., Salazar, H., Salina, G., Gomez, J. D. Sanabria, Sánchez, F., Santos, E. M., Santos, E., Sarazin, F., Sarmento, R., Sarmiento-Cano, C., Sato, R., Savina, P., Schäfer, C. M., Scherini, V., Schieler, H., Schimassek, M., Schimp, M., Schlüter, F., Schmidt, D., Scholten, O., Schovánek, P., Schröder, F. G., Schröder, S., Schulte, J., Sciutto, S. J., Scornavacche, M., Segreto, A., Sehgal, S., Shellard, R. C., Sigl, G., Silli, G., Sima, O., Šmída, R., Sommers, P., Soriano, J. F., Souchard, J., Squartini, R., Stadelmaier, M., Stanca, D., Stanič, S., Stasielak, J., Stassi, P., Streich, A., Suárez-Durán, M., Sudholz, T., Suomijärvi, T., Supanitsky, A. D., Šupík, J., Szadkowski, Z., Taboada, A., Tapia, A., Taricco, C., Timmermans, C., Tkachenko, O., Tobiska, P., Peixoto, C. J. Todero, Tomé, B., Travaini, A., Travnicek, P., Trimarelli, C., Trini, M., Tueros, M., Ulrich, R., Unger, M., Vaclavek, L., Vacula, M., Galicia, J. F. Valdés, Valore, L., Varela, E., C., V. Varma K., Vásquez-Ramírez, A., Veberič, D., Ventura, C., Quispe, I. D. Vergara, Verzi, V., Vicha, J., Vink, J., Vorobiov, S., Wahlberg, H., Watanabe, C., Watson, A. A., Weber, M., Weindl, A., Wiencke, L., Wilczyński, H., Winchen, T., Wirtz, M., Wittkowski, D., Wundheiler, B., Yushkov, A., Zapparrata, O., Zas, E., Zavrtanik, D., Zavrtanik, M., Zehrer, L., Zepeda, A., Cunniffe, R., Eliášek, J., Ebrová, I., Jelínek, M., Karpov, S., Kubánek, P., and Mašek, M.
Subjects: Astrophysics - Instrumentation and Methods for Astrophysics, Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena
Abstract: FRAM (F/Photometric Robotic Atmospheric Monitor) is a robotic telescope operated at the Pierre Auger Observatory in Argentina for the purposes of atmospheric monitoring using stellar photometry. As a passive system which does not produce any light that could interfere with the observations of the fluorescence telescopes of the observatory, it complements the active monitoring systems that use lasers. We discuss the applications of stellar photometry for atmospheric monitoring at optical observatories in general and the particular modes of operation employed by the Auger FRAM. We describe in detail the technical aspects of FRAM, the hardware and software requirements for a successful operation of a robotic telescope for such a purpose and their implementation within the FRAM system., Comment: Published version, 27 pages, 8 figures
Published: 2021
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41. Design and implementation of the AMIGA embedded system for data acquisition

Author: The Pierre Auger Collaboration, Aab, A., Abreu, P., Aglietta, M., Albury, J. M., Allekotte, I., Almela, A., Alvarez-Muñiz, J., Batista, R. Alves, Anastasi, G. A., Anchordoqui, L., Andrada, B., Andringa, S., Aramo, C., Ferreira, P. R. Araújo, Velázquez, J. C. Arteaga, Asorey, H., Assis, P., Avila, G., Badescu, A. M., Bakalova, A., Balaceanu, A., Barbato, F., Luz, R. J. Barreira, Becker, K. H., Bellido, J. A., Berat, C., Bertaina, M. E., Bertou, X., Biermann, P. L., Binet, V., Bister, T., Biteau, J., Blazek, J., Bleve, C., Boháčová, M., Boncioli, D., Bonifazi, C., Arbeletche, L. Bonneau, Borodai, N., Botti, A. M., Brack, J., Bretz, T., Orchera, P. G. Brichetto, Briechle, F. L., Buchholz, P., Bueno, A., Buitink, S., Buscemi, M., Caballero-Mora, K. S., Caccianiga, L., Canfora, F., Caracas, I., Carceller, J. M., Caruso, R., Castellina, A., Catalani, F., Cataldi, G., Cazon, L., Cerda, M., Chinellato, J. A., Choi, K., Chudoba, J., Chytka, L., Clay, R. W., Cerutti, A. C. Cobos, Colalillo, R., Coleman, A., Coluccia, M. R., Conceição, R., Condorelli, A., Consolati, G., Contreras, F., Convenga, F., Santos, D. Correia dos, Covault, C. E., Dasso, S., Daumiller, K., Dawson, B. R., Day, J. A., de Almeida, R. M., de Jesús, J., de Jong, S. J., De Mauro, G., Neto, J. R. T. de Mello, De Mitri, I., de Oliveira, J., Franco, D. de Oliveira, de Palma, F., de Souza, V., De Vito, E., del Río, M., Deligny, O., Di Matteo, A., Dobrigkeit, C., D'Olivo, J. C., Anjos, R. C. dos, Dova, M. T., Ebr, J., Engel, R., Epicoco, I., Erdmann, M., Escobar, C. O., Etchegoyen, A., Falcke, H., Farmer, J., Farrar, G., Fauth, A. C., Fazzini, N., Feldbusch, F., Fenu, F., Fick, B., Figueira, J. M., Filipčič, A., Fodran, T., Freire, M. M., Fujii, T., Fuster, A., Galea, C., Galelli, C., García, B., Vegas, A. L. Garcia, Gemmeke, H., Gesualdi, F., Gherghel-Lascu, A., Ghia, P. L., Giaccari, U., Giammarchi, M., Giller, M., Glombitza, J., Gobbi, F., Gollan, F., Golup, G., Berisso, M. Gómez, Vitale, P. F. Gómez, Gongora, J. P., González, J. M., González, N., Goos, I., Góra, D., Gorgi, A., Gottowik, M., Grubb, T. D., Guarino, F., Guedes, G. P., Guido, E., Hahn, S., Hamal, P., Hampel, M. R., Hansen, P., Harari, D., Harvey, V. M., Haungs, A., Hebbeker, T., Heck, D., Hill, G. C., Hojvat, C., Hörandel, J. R., Horvath, P., Hrabovský, M., Huege, T., Hulsman, J., Insolia, A., Isar, P. G., Janecek, P., Johnsen, J. A., Jurysek, J., Kääpä, A., Kampert, K. H., Keilhauer, B., Kemp, J., Klages, H. O., Kleifges, M., Kleinfeller, J., Köpke, M., Kunka, N., Lago, B. L., Lang, R. G., Langner, N., de Oliveira, M. A. Leigui, Lenok, V., Letessier-Selvon, A., Lhenry-Yvon, I., Presti, D. Lo, Lopes, L., López, R., Lu, L., Luce, Q., Lundquist, J. P., Payeras, A. Machado, Mancarella, G., Mandat, D., Manning, B. C., Manshanden, J., Mantsch, P., Marafico, S., Mariazzi, A. G., Mariş, I. C., Marsella, G., Martello, D., Martinez, H., Bravo, O. Martínez, Mastrodicasa, M., Mathes, H. J., Matthews, J., Matthiae, G., Mayotte, E., Mazur, P. O., Medina-Tanco, G., Melo, D., Menshikov, A., Merenda, K. -D., Michal, S., Micheletti, M. I., Miramonti, L., Mollerach, S., Montanet, F., Morello, C., Mostafá, M., Müller, A. L., Muller, M. A., Mulrey, K., Mussa, R., Muzio, M., Namasaka, W. M., Nasr-Esfahani, A., Nellen, L., Niculescu-Oglinzanu, M., Niechciol, M., Nitz, D., Nosek, D., Novotny, V., Nožka, L., Nucita, A, Núñez, L. A., Palatka, M., Pallotta, J., Papenbreer, P., Parente, G., Parra, A., Pech, M., Pedreira, F., Pękala, J., Pelayo, R., Peña-Rodriguez, J., Martins, E. E. Pereira, Armand, J. Perez, Bertolli, C. Pérez, Perlin, M., Perrone, L., Petrera, S., Pierog, T., Pimenta, M., Pirronello, V., Platino, M., Pont, B., Pothast, M., Privitera, P., Prouza, M., Puyleart, A., Querchfeld, S., Rautenberg, J., Ravignani, D., Reininghaus, M., Ridky, J., Riehn, F., Risse, M., Rizi, V., de Carvalho, W. Rodrigues, Rojo, J. Rodriguez, Roncoroni, M. J., Roth, M., Roulet, E., Rovero, A. C., Ruehl, P., Saffi, S. J., Saftoiu, A., Salamida, F., Salazar, H., Salina, G., Gomez, J. D. Sanabria, Sánchez, F., Santos, E. M., Santos, E., Sarazin, F., Sarmento, R., Sarmiento-Cano, C., Sato, R., Savina, P., Schäfer, C. M., Scherini, V., Schieler, H., Schimassek, M., Schimp, M., Schlüter, F., Schmidt, D., Scholten, O., Schovánek, P., Schröder, F. G., Schröder, S., Schulte, J., Sciutto, S. J., Scornavacche, M., Segreto, A., Sehgal, S., Shellard, R. C., Sigl, G., Silli, G., Sima, O., Šmída, R., Sommers, P., Soriano, J. F., Souchard, J., Squartini, R., Stadelmaier, M., Stanca, D., Stanič, S., Stasielak, J., Stassi, P., Streich, A., Suárez-Durán, M., Sudholz, T., Suomijärvi, T., Supanitsky, A. D., Šupík, J., Szadkowski, Z., Tapia, A., Taricco, C., Timmermans, C., Tkachenko, O., Tobiska, P., Peixoto, C. J. Todero, Tomé, B., Travaini, A., Travnicek, P., Trimarelli, C., Trini, M., Tueros, M., Ulrich, R., Unger, M., Vaclavek, L., Vacula, M., Galicia, J. F. Valdés, Valore, L., Varela, E., C., V. Varma K., Vásquez-Ramírez, A., Veberič, D., Ventura, C., Quispe, I. D. Vergara, Verzi, V., Vicha, J., Vink, J., Vorobiov, S., Wahlberg, H., Watanabe, C., Watson, A. A., Weber, M., Weindl, A., Wiencke, L., Wilczyński, H., Wirtz, M., Wittkowski, D., Wundheiler, B., Yushkov, A., Zapparrata, O., Zas, E., Zavrtanik, D., Zavrtanik, M., Zehrer, L., Zepeda, A., del Castillo, N., de Innocenti, G., Ferreyro, L., Garavano, S., Gorbeña, D., Leal, N., Ríos, G., Paramidani, M., Pierri, G., Reyes, C., Riello, A., Salum, J. M., Croce, A. P. J. Sedoski, Silva, D., and Varela, C.
Subjects: Astrophysics - Instrumentation and Methods for Astrophysics, Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena
Abstract: The Auger Muon Infill Ground Array (AMIGA) is part of the AugerPrime upgrade of the Pierre Auger Observatory. It consists of particle counters buried 2.3 m underground next to the water-Cherenkov stations that form the 23.5 km$^2$ large infilled array. The reduced distance between detectors in this denser area allows the lowering of the energy threshold for primary cosmic ray reconstruction down to about 10$^{17}$ eV. At the depth of 2.3 m the electromagnetic component of cosmic ray showers is almost entirely absorbed so that the buried scintillators provide an independent and direct measurement of the air showers muon content. This work describes the design and implementation of the AMIGA embedded system, which provides centralized control, data acquisition and environment monitoring to its detectors. The presented system was firstly tested in the engineering array phase ended in 2017, and lately selected as the final design to be installed in all new detectors of the production phase. The system was proven to be robust and reliable and has worked in a stable manner since its first deployment., Comment: Accepted for publication at JINST. Published version, 34 pages, 15 figures, 4 tables
Published: 2021
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42. Deep-Learning based Reconstruction of the Shower Maximum $X_{\mathrm{max}}$ using the Water-Cherenkov Detectors of the Pierre Auger Observatory

Author: The Pierre Auger Collaboration, Aab, A., Abreu, P., Aglietta, M., Albury, J. M., Allekotte, I., Almela, A., Alvarez-Muñiz, J., Batista, R. Alves, Anastasi, G. A., Anchordoqui, L., Andrada, B., Andringa, S., Aramo, C., Ferreira, P. R. Araújo, Velázquez, J. C. Arteaga, Asorey, H., Assis, P., Avila, G., Badescu, A. M., Bakalova, A., Balaceanu, A., Barbato, F., Luz, R. J. Barreira, Becker, K. H., Bellido, J. A., Berat, C., Bertaina, M. E., Bertou, X., Biermann, P. L., Bister, T., Biteau, J., Blazek, J., Bleve, C., Boháčová, M., Boncioli, D., Bonifazi, C., Arbeletche, L. Bonneau, Borodai, N., Botti, A. M., Brack, J., Bretz, T., Orchera, P. G. Brichetto, Briechle, F. L., Buchholz, P., Bueno, A., Buitink, S., Buscemi, M., Caballero-Mora, K. S., Caccianiga, L., Canfora, F., Caracas, I., Carceller, J. M., Caruso, R., Castellina, A., Catalani, F., Cataldi, G., Cazon, L., Cerda, M., Chinellato, J. A., Choi, K., Chudoba, J., Chytka, L., Clay, R. W., Cerutti, A. C. Cobos, Colalillo, R., Coleman, A., Coluccia, M. R., Conceição, R., Condorelli, A., Consolati, G., Contreras, F., Convenga, F., Santos, D. Correia dos, Covault, C. E., Dasso, S., Daumiller, K., Dawson, B. R., Day, J. A., de Almeida, R. M., de Jesús, J., de Jong, S. J., De Mauro, G., Neto, J. R. T. de Mello, De Mitri, I., de Oliveira, J., Franco, D. de Oliveira, de Palma, F., de Souza, V., De Vito, E., del Río, M., Deligny, O., Di Matteo, A., Dobrigkeit, C., D'Olivo, J. C., Anjos, R. C. dos, Dova, M. T., Ebr, J., Engel, R., Epicoco, I., Erdmann, M., Escobar, C. O., Etchegoyen, A., Falcke, H., Farmer, J., Farrar, G., Fauth, A. C., Fazzini, N., Feldbusch, F., Fenu, F., Fick, B., Figueira, J. M., Filipčič, A., Fodran, T., Freire, M. M., Fujii, T., Fuster, A., Galea, C., Galelli, C., García, B., Vegas, A. L. Garcia, Gemmeke, H., Gesualdi, F., Gherghel-Lascu, A., Ghia, P. L., Giaccari, U., Giammarchi, M., Giller, M., Glombitza, J., Gobbi, F., Gollan, F., Golup, G., Berisso, M. Gómez, Vitale, P. F. Gómez, Gongora, J. P., González, J. M., González, N., Goos, I., Góra, D., Gorgi, A., Gottowik, M., Grubb, T. D., Guarino, F., Guedes, G. P., Guido, E., Hahn, S., Hamal, P., Hampel, M. R., Hansen, P., Harari, D., Harvey, V. M., Haungs, A., Hebbeker, T., Heck, D., Hill, G. C., Hojvat, C., Hörandel, J. R., Horvath, P., Hrabovský, M., Huege, T., Hulsman, J., Insolia, A., Isar, P. G., Janecek, P., Johnsen, J. A., Jurysek, J., Kääpä, A., Kampert, K. H., Keilhauer, B., Kemp, J., Klages, H. O., Kleifges, M., Kleinfeller, J., Köpke, M., Kunka, N., Lago, B. L., Lang, R. G., Langner, N., de Oliveira, M. A. Leigui, Lenok, V., Letessier-Selvon, A., Lhenry-Yvon, I., Presti, D. Lo, Lopes, L., López, R., Lu, L., Luce, Q., Lucero, A., Lundquist, J. P., Payeras, A. Machado, Mancarella, G., Mandat, D., Manning, B. C., Manshanden, J., Mantsch, P., Marafico, S., Mariazzi, A. G., Mariş, I. C., Marsella, G., Martello, D., Martinez, H., Bravo, O. Martínez, Mastrodicasa, M., Mathes, H. J., Matthews, J., Matthiae, G., Mayotte, E., Mazur, P. O., Medina-Tanco, G., Melo, D., Menshikov, A., Merenda, K. -D., Michal, S., Micheletti, M. I., Miramonti, L., Mollerach, S., Montanet, F., Morello, C., Mostafá, M., Müller, A. L., Muller, M. A., Mulrey, K., Mussa, R., Muzio, M., Namasaka, W. M., Nasr-Esfahani, A., Nellen, L., Niculescu-Oglinzanu, M., Niechciol, M., Nitz, D., Nosek, D., Novotny, V., Nožka, L., Nucita, A, Núñez, L. A., Palatka, M., Pallotta, J., Papenbreer, P., Parente, G., Parra, A., Pech, M., Pedreira, F., Pękala, J., Pelayo, R., Peña-Rodriguez, J., Martins, E. E. Pereira, Armand, J. Perez, Bertolli, C. Pérez, Perlin, M., Perrone, L., Petrera, S., Pierog, T., Pimenta, M., Pirronello, V., Platino, M., Pont, B., Pothast, M., Privitera, P., Prouza, M., Puyleart, A., Querchfeld, S., Rautenberg, J., Ravignani, D., Reininghaus, M., Ridky, J., Riehn, F., Risse, M., Rizi, V., de Carvalho, W. Rodrigues, Rojo, J. Rodriguez, Roncoroni, M. J., Roth, M., Roulet, E., Rovero, A. C., Ruehl, P., Saffi, S. J., Saftoiu, A., Salamida, F., Salazar, H., Salina, G., Gomez, J. D. Sanabria, Sánchez, F., Santos, E. M., Santos, E., Sarazin, F., Sarmento, R., Sarmiento-Cano, C., Sato, R., Savina, P., Schäfer, C. M., Scherini, V., Schieler, H., Schimassek, M., Schimp, M., Schlüter, F., Schmidt, D., Scholten, O., Schovánek, P., Schröder, F. G., Schröder, S., Schulte, J., Sciutto, S. J., Scornavacche, M., Segreto, A., Sehgal, S., Shellard, R. C., Sigl, G., Silli, G., Sima, O., Šmída, R., Sommers, P., Soriano, J. F., Souchard, J., Squartini, R., Stadelmaier, M., Stanca, D., Stanič, S., Stasielak, J., Stassi, P., Streich, A., Suárez-Durán, M., Sudholz, T., Suomijärvi, T., Supanitsky, A. D., Šupík, J., Szadkowski, Z., Taboada, A., Tapia, A., Taricco, C., Timmermans, C., Tkachenko, O., Tobiska, P., Peixoto, C. J. Todero, Tomé, B., Travaini, A., Travnicek, P., Trimarelli, C., Trini, M., Tueros, M., Ulrich, R., Unger, M., Vaclavek, L., Vacula, M., Galicia, J. F. Valdés, Valore, L., Varela, E., C., V. Varma K., Vásquez-Ramírez, A., Veberič, D., Ventura, C., Quispe, I. D. Vergara, Verzi, V., Vicha, J., Vink, J., Vorobiov, S., Wahlberg, H., Watanabe, C., Watson, A. A., Weber, M., Weindl, A., Wiencke, L., Wilczyński, H., Winchen, T., Wirtz, M., Wittkowski, D., Wundheiler, B., Yushkov, A., Zapparrata, O., Zas, E., Zavrtanik, D., Zavrtanik, M., Zehrer, L., and Zepeda, A.
Subjects: Astrophysics - Instrumentation and Methods for Astrophysics, Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena, High Energy Physics - Experiment
Abstract: The atmospheric depth of the air shower maximum $X_{\mathrm{max}}$ is an observable commonly used for the determination of the nuclear mass composition of ultra-high energy cosmic rays. Direct measurements of $X_{\mathrm{max}}$ are performed using observations of the longitudinal shower development with fluorescence telescopes. At the same time, several methods have been proposed for an indirect estimation of $X_{\mathrm{max}}$ from the characteristics of the shower particles registered with surface detector arrays. In this paper, we present a deep neural network (DNN) for the estimation of $X_{\mathrm{max}}$. The reconstruction relies on the signals induced by shower particles in the ground based water-Cherenkov detectors of the Pierre Auger Observatory. The network architecture features recurrent long short-term memory layers to process the temporal structure of signals and hexagonal convolutions to exploit the symmetry of the surface detector array. We evaluate the performance of the network using air showers simulated with three different hadronic interaction models. Thereafter, we account for long-term detector effects and calibrate the reconstructed $X_{\mathrm{max}}$ using fluorescence measurements. Finally, we show that the event-by-event resolution in the reconstruction of the shower maximum improves with increasing shower energy and reaches less than $25~\mathrm{g/cm^{2}}$ at energies above $2\times 10^{19}~\mathrm{eV}$., Comment: Published version, 29 pages, 12 figures
Published: 2021
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43. Calibration of the underground muon detector of the Pierre Auger Observatory

Author: The Pierre Auger Collaboration, Aab, A., Abreu, P., Aglietta, M., Albury, J. M., Allekotte, I., Almela, A., Alvarez-Muñiz, J., Batista, R. Alves, Anastasi, G. A., Anchordoqui, L., Andrada, B., Andringa, S., Aramo, C., Ferreira, P. R. Araújo, Velázquez, J. C. Arteaga, Asorey, H., Assis, P., Avila, G., Badescu, A. M., Bakalova, A., Balaceanu, A., Barbato, F., Luz, R. J. Barreira, Becker, K. H., Bellido, J. A., Berat, C., Bertaina, M. E., Bertou, X., Biermann, P. L., Bister, T., Biteau, J., Blazek, J., Bleve, C., Boháčová, M., Boncioli, D., Bonifazi, C., Arbeletche, L. Bonneau, Borodai, N., Botti, A. M., Brack, J., Bretz, T., Orchera, P. G. Brichetto, Briechle, F. L., Buchholz, P., Bueno, A., Buitink, S., Buscemi, M., Caballero-Mora, K. S., Caccianiga, L., Canfora, F., Caracas, I., Carceller, J. M., Caruso, R., Castellina, A., Catalani, F., Cataldi, G., Cazon, L., Cerda, M., Chinellato, J. A., Choi, K., Chudoba, J., Chytka, L., Clay, R. W., Cerutti, A. C. Cobos, Colalillo, R., Coleman, A., Coluccia, M. R., Conceição, R., Condorelli, A., Consolati, G., Contreras, F., Convenga, F., Santos, D. Correia dos, Covault, C. E., Dasso, S., Daumiller, K., Dawson, B. R., Day, J. A., de Almeida, R. M., de Jesús, J., de Jong, S. J., De Mauro, G., Neto, J. R. T. de Mello, De Mitri, I., de Oliveira, J., Franco, D. de Oliveira, de Palma, F., de Souza, V., De Vito, E., del Río, M., Deligny, O., Di Matteo, A., Dobrigkeit, C., D'Olivo, J. C., Anjos, R. C. dos, Dova, M. T., Ebr, J., Engel, R., Epicoco, I., Erdmann, M., Escobar, C. O., Etchegoyen, A., Falcke, H., Farmer, J., Farrar, G., Fauth, A. C., Fazzini, N., Feldbusch, F., Fenu, F., Fick, B., Figueira, J. M., Filipčič, A., Fodran, T., Freire, M. M., Fujii, T., Fuster, A., Galea, C., Galelli, C., García, B., Vegas, A. L. Garcia, Gemmeke, H., Gesualdi, F., Gherghel-Lascu, A., Ghia, P. L., Giaccari, U., Giammarchi, M., Giller, M., Glombitza, J., Gobbi, F., Gollan, F., Golup, G., Berisso, M. Gómez, Vitale, P. F. Gómez, Gongora, J. P., González, J. M., González, N., Goos, I., Góra, D., Gorgi, A., Gottowik, M., Grubb, T. D., Guarino, F., Guedes, G. P., Guido, E., Hahn, S., Hamal, P., Hampel, M. R., Hansen, P., Harari, D., Harvey, V. M., Haungs, A., Hebbeker, T., Heck, D., Hill, G. C., Hojvat, C., Hörandel, J. R., Horvath, P., Hrabovský, M., Huege, T., Hulsman, J., Insolia, A., Isar, P. G., Janecek, P., Johnsen, J. A., Jurysek, J., Kääpä, A., Kampert, K. H., Keilhauer, B., Kemp, J., Klages, H. O., Kleifges, M., Kleinfeller, J., Köpke, M., Kunka, N., Lago, B. L., Lang, R. G., Langner, N., de Oliveira, M. A. Leigui, Lenok, V., Letessier-Selvon, A., Lhenry-Yvon, I., Presti, D. Lo, Lopes, L., López, R., Lu, L., Luce, Q., Lucero, A., Lundquist, J. P., Payeras, A. Machado, Mancarella, G., Mandat, D., Manning, B. C., Manshanden, J., Mantsch, P., Marafico, S., Mariazzi, A. G., Mariş, I. C., Marsella, G., Martello, D., Martinez, H., Bravo, O. Martínez, Mastrodicasa, M., Mathes, H. J., Matthews, J., Matthiae, G., Mayotte, E., Mazur, P. O., Medina-Tanco, G., Melo, D., Menshikov, A., Merenda, K. -D., Michal, S., Micheletti, M. I., Miramonti, L., Mollerach, S., Montanet, F., Morello, C., Mostafá, M., Müller, A. L., Muller, M. A., Mulrey, K., Mussa, R., Muzio, M., Namasaka, W. M., Nasr-Esfahani, A., Nellen, L., Niculescu-Oglinzanu, M., Niechciol, M., Nitz, D., Nosek, D., Novotny, V., Nožka, L., Nucita, A, Núñez, L. A., Palatka, M., Pallotta, J., Papenbreer, P., Parente, G., Parra, A., Pech, M., Pedreira, F., Pękala, J., Pelayo, R., Peña-Rodriguez, J., Martins, E. E. Pereira, Armand, J. Perez, Bertolli, C. Pérez, Perlin, M., Perrone, L., Petrera, S., Pierog, T., Pimenta, M., Pirronello, V., Platino, M., Pont, B., Pothast, M., Privitera, P., Prouza, M., Puyleart, A., Querchfeld, S., Rautenberg, J., Ravignani, D., Reininghaus, M., Ridky, J., Riehn, F., Risse, M., Rizi, V., de Carvalho, W. Rodrigues, Rojo, J. Rodriguez, Roncoroni, M. J., Roth, M., Roulet, E., Rovero, A. C., Ruehl, P., Saffi, S. J., Saftoiu, A., Salamida, F., Salazar, H., Salina, G., Gomez, J. D. Sanabria, Sánchez, F., Santos, E. M., Santos, E., Sarazin, F., Sarmento, R., Sarmiento-Cano, C., Sato, R., Savina, P., Schäfer, C. M., Scherini, V., Schieler, H., Schimassek, M., Schimp, M., Schlüter, F., Schmidt, D., Scholten, O., Schovánek, P., Schröder, F. G., Schröder, S., Schulte, J., Sciutto, S. J., Scornavacche, M., Segreto, A., Sehgal, S., Shellard, R. C., Sigl, G., Silli, G., Sima, O., Šmída, R., Sommers, P., Soriano, J. F., Souchard, J., Squartini, R., Stadelmaier, M., Stanca, D., Stanič, S., Stasielak, J., Stassi, P., Streich, A., Suárez-Durán, M., Sudholz, T., Suomijärvi, T., Supanitsky, A. D., Šupík, J., Szadkowski, Z., Taboada, A., Tapia, A., Taricco, C., Timmermans, C., Tkachenko, O., Tobiska, P., Peixoto, C. J. Todero, Tomé, B., Travaini, A., Travnicek, P., Trimarelli, C., Trini, M., Tueros, M., Ulrich, R., Unger, M., Vaclavek, L., Vacula, M., Galicia, J. F. Valdés, Valore, L., Varela, E., C., V. Varma K., Vásquez-Ramírez, A., Veberič, D., Ventura, C., Quispe, I. D. Vergara, Verzi, V., Vicha, J., Vink, J., Vorobiov, S., Wahlberg, H., Watanabe, C., Watson, A. A., Weber, M., Weindl, A., Wiencke, L., Wilczyński, H., Winchen, T., Wirtz, M., Wittkowski, D., Wundheiler, B., Yushkov, A., Zapparrata, O., Zas, E., Zavrtanik, D., Zavrtanik, M., Zehrer, L., and Zepeda, A.
Subjects: Astrophysics - Instrumentation and Methods for Astrophysics
Abstract: To obtain direct measurements of the muon content of extensive air showers with energy above $10^{16.5}$ eV, the Pierre Auger Observatory is currently being equipped with an underground muon detector (UMD), consisting of 219 10 $\mathrm{m^2}$-modules, each segmented into 64 scintillators coupled to silicon photomultipliers (SiPMs). Direct access to the shower muon content allows for the study of both of the composition of primary cosmic rays and of high-energy hadronic interactions in the forward direction. As the muon density can vary between tens of muons per m$^2$ close to the intersection of the shower axis with the ground to much less than one per m$^2$ when far away, the necessary broad dynamic range is achieved by the simultaneous implementation of two acquisition modes in the read-out electronics: the binary mode, tuned to count single muons, and the ADC mode, suited to measure a high number of them. In this work, we present the end-to-end calibration of the muon detector modules: first, the SiPMs are calibrated by means of the binary channel, and then, the ADC channel is calibrated using atmospheric muons, detected in parallel to the shower data acquisition. The laboratory and field measurements performed to develop the implementation of the full calibration chain of both binary and ADC channels are presented and discussed. The calibration procedure is reliable to work with the high amount of channels in the UMD, which will be operated continuously, in changing environmental conditions, for several years., Comment: Published version, 25 pages, 12 figures, 0 tables
Published: 2020
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44. Design, upgrade and characterization of the silicon photomultiplier front-end for the AMIGA detector at the Pierre Auger Observatory

Author: The Pierre Auger Collaboration, Aab, A., Abreu, P., Aglietta, M., Albury, J. M., Allekotte, I., Almela, A., Alvarez-Muñiz, J., Batista, R. Alves, Anastasi, G. A., Anchordoqui, L., Andrada, B., Andringa, S., Aramo, C., Ferreira, P. R. Araújo, Asorey, H., Assis, P., Avila, G., Badescu, A. M., Bakalova, A., Balaceanu, A., Barbato, F., Luz, R. J. Barreira, Becker, K. H., Bellido, J. A., Berat, C., Bertaina, M. E., Bertou, X., Biermann, P. L., Bister, T., Biteau, J., Blazek, J., Bleve, C., Boháčová, M., Boncioli, D., Bonifazi, C., Arbeletche, L. Bonneau, Borodai, N., Botti, A. M., Brack, J., Bretz, T., Briechle, F. L., Buchholz, P., Bueno, A., Buitink, S., Buscemi, M., Caballero-Mora, K. S., Caccianiga, L., Canfora, F., Caracas, I., Carceller, J. M., Caruso, R., Castellina, A., Catalani, F., Cataldi, G., Cazon, L., Cerda, M., Chinellato, J. A., Choi, K., Chudoba, J., Chytka, L., Clay, R. W., Cerutti, A. C. Cobos, Colalillo, R., Coleman, A., Coluccia, M. R., Conceição, R., Condorelli, A., Consolati, G., Contreras, F., Convenga, F., Covault, C. E., Dasso, S., Daumiller, K., Dawson, B. R., Day, J. A., de Almeida, R. M., de Jesús, J., de Jong, S. J., De Mauro, G., Neto, J. R. T. de Mello, De Mitri, I., de Oliveira, J., Franco, D. de Oliveira, de Souza, V., De Vito, E., Debatin, J., del Río, M., Deligny, O., Di Matteo, A., Dobrigkeit, C., D'Olivo, J. C., Anjos, R. C. dos, Dova, M. T., Ebr, J., Engel, R., Epicoco, I., Erdmann, M., Escobar, C. O., Etchegoyen, A., Falcke, H., Farmer, J., Farrar, G., Fauth, A. C., Fazzini, N., Feldbusch, F., Fenu, F., Fick, B., Figueira, J. M., Filipčič, A., Fodran, T., Freire, M. M., Fujii, T., Fuster, A., Galea, C., Galelli, C., García, B., Vegas, A. L. Garcia, Gemmeke, H., Gesualdi, F., Gherghel-Lascu, A., Ghia, P. L., Giaccari, U., Giammarchi, M., Giller, M., Glombitza, J., Gobbi, F., Gollan, F., Golup, G., Berisso, M. Gómez, Vitale, P. F. Gómez, Gongora, J. P., González, J. M., González, N., Goos, I., Góra, D., Gorgi, A., Gottowik, M., Grubb, T. D., Guarino, F., Guedes, G. P., Guido, E., Hahn, S., Hampel, M. R., Hansen, P., Harari, D., Harvey, V. M., Haungs, A., Hebbeker, T., Heck, D., Hill, G. C., Hojvat, C., Hörandel, J. R., Horvath, P., Hrabovský, M., Huege, T., Hulsman, J., Insolia, A., Isar, P. G., Johnsen, J. A., Jurysek, J., Kääpä, A., Kampert, K. H., Keilhauer, B., Kemp, J., Klages, H. O., Kleifges, M., Kleinfeller, J., Köpke, M., Lago, B. L., Lang, R. G., Langner, N., de Oliveira, M. A. Leigui, Lenok, V., Letessier-Selvon, A., Lhenry-Yvon, I., Presti, D. Lo, Lopes, L., López, R., Luce, Q., Lucero, A., Lundquist, J. P., Payeras, A. Machado, Mancarella, G., Mandat, D., Manning, B. C., Manshanden, J., Mantsch, P., Marafico, S., Mariazzi, A. G., Mariş, I. C., Marsella, G., Martello, D., Martinez, H., Bravo, O. Martínez, Mastrodicasa, M., Mathes, H. J., Matthews, J., Matthiae, G., Mayotte, E., Mazur, P. O., Medina-Tanco, G., Melo, D., Menshikov, A., Merenda, K. -D., Michal, S., Micheletti, M. I., Miramonti, L., Mollerach, S., Montanet, F., Morello, C., Mostafá, M., Müller, A. L., Muller, M. A., Mulrey, K., Mussa, R., Muzio, M., Namasaka, W. M., Nellen, L., Niculescu-Oglinzanu, M., Niechciol, M., Nitz, D., Nosek, D., Novotny, V., Nožka, L., Nucita, A, Núñez, L. A., Palatka, M., Pallotta, J., Papenbreer, P., Parente, G., Parra, A., Pech, M., Pedreira, F., Pękala, J., Pelayo, R., Peña-Rodriguez, J., Armand, J. Perez, Perlin, M., Perrone, L., Petrera, S., Pierog, T., Pimenta, M., Pirronello, V., Platino, M., Pont, B., Pothast, M., Privitera, P., Prouza, M., Puyleart, A., Querchfeld, S., Rautenberg, J., Ravignani, D., Reininghaus, M., Ridky, J., Riehn, F., Risse, M., Ristori, P., Rizi, V., de Carvalho, W. Rodrigues, Rojo, J. Rodriguez, Roncoroni, M. J., Roth, M., Roulet, E., Rovero, A. C., Ruehl, P., Saffi, S. J., Saftoiu, A., Salamida, F., Salazar, H., Salina, G., Gomez, J. D. Sanabria, Sánchez, F., Santos, E. M., Santos, E., Sarazin, F., Sarmento, R., Sarmiento-Cano, C., Sato, R., Savina, P., Schäfer, C. M., Scherini, V., Schieler, H., Schimassek, M., Schimp, M., Schlüter, F., Schmidt, D., Scholten, O., Schovánek, P., Schröder, F. G., Schröder, S., Schulte, J., Sciutto, S. J., Scornavacche, M., Shellard, R. C., Sigl, G., Silli, G., Sima, O., Šmída, R., Sommers, P., Soriano, J. F., Souchard, J., Squartini, R., Stadelmaier, M., Stanca, D., Stanič, S., Stasielak, J., Stassi, P., Streich, A., Suárez-Durán, M., Sudholz, T., Suomijärvi, T., Supanitsky, A. D., Šupík, J., Szadkowski, Z., Taboada, A., Tapia, A., Timmermans, C., Tkachenko, O., Tobiska, P., Peixoto, C. J. Todero, Tomé, B., Travaini, A., Travnicek, P., Trimarelli, C., Trini, M., Tueros, M., Ulrich, R., Unger, M., Vaclavek, L., Vacula, M., Galicia, J. F. Valdés, Valore, L., Varela, E., C., V. Varma K., Vásquez-Ramírez, A., Veberič, D., Ventura, C., Quispe, I. D. Vergara, Verzi, V., Vicha, J., Vink, J., Vorobiov, S., Wahlberg, H., Watson, A. A., Weber, M., Weindl, A., Wiencke, L., Wilczyński, H., Winchen, T., Wirtz, M., Wittkowski, D., Wundheiler, B., Yushkov, A., Zapparrata, O., Zas, E., Zavrtanik, D., Zavrtanik, M., Zehrer, L., and Zepeda, A.
Subjects: Astrophysics - Instrumentation and Methods for Astrophysics, Physics - Instrumentation and Detectors
Abstract: AMIGA (Auger Muons and Infill for the Ground Array) is an upgrade of the Pierre Auger Observatory to complement the study of ultra-high-energy cosmic rays (UHECR) by measuring the muon content of extensive air showers (EAS). It consists of an array of 61 water Cherenkov detectors on a denser spacing in combination with underground scintillation detectors used for muon density measurement. Each detector is composed of three scintillation modules, with 10 m$^2$ detection area per module, buried at 2.3 m depth, resulting in a total detection area of 30 m$^2$. Silicon photomultiplier sensors (SiPM) measure the amount of scintillation light generated by charged particles traversing the modules. In this paper, the design of the front-end electronics to process the signals of those SiPMs and test results from the laboratory and from the Pierre Auger Observatory are described. Compared to our previous prototype, the new electronics shows a higher performance, higher efficiency and lower power consumption, and it has a new acquisition system with increased dynamic range that allows measurements closer to the shower core. The new acquisition system is based on the measurement of the total charge signal that the muonic component of the cosmic ray shower generates in the detector., Comment: 40 pages, 33 figures
Published: 2020
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45. A search for ultra high energy neutrinos from TXS 0506+056 using the Pierre Auger Observatory

Author: The Pierre Auger Collaboration, Aab, A., Abreu, P., Aglietta, M., Albury, J. M., Allekotte, I., Almela, A., Alvarez-Muñiz, J., Batista, R. Alves, Anastasi, G. A., Anchordoqui, L., Andrada, B., Andringa, S., Aramo, C., Ferreira, P. R. Araújo, Asorey, H., Assis, P., Avila, G., Badescu, A. M., Bakalova, A., Balaceanu, A., Barbato, F., Luz, R. J. Barreira, Becker, K. H., Bellido, J. A., Berat, C., Bertaina, M. E., Bertou, X., Biermann, P. L., Bister, T., Biteau, J., Blazek, J., Bleve, C., Boháčová, M., Boncioli, D., Bonifazi, C., Arbeletche, L. Bonneau, Borodai, N., Botti, A. M., Brack, J., Bretz, T., Briechle, F. L., Buchholz, P., Bueno, A., Buitink, S., Buscemi, M., Caballero-Mora, K. S., Caccianiga, L., Calcagni, L., Cancio, A., Canfora, F., Caracas, I., Carceller, J. M., Caruso, R., Castellina, A., Catalani, F., Cataldi, G., Cazon, L., Cerda, M., Chinellato, J. A., Choi, K., Chudoba, J., Chytka, L., Clay, R. W., Cerutti, A. C. Cobos, Colalillo, R., Coleman, A., Coluccia, M. R., Conceição, R., Condorelli, A., Consolati, G., Contreras, F., Convenga, F., Covault, C. E., Dasso, S., Daumiller, K., Dawson, B. R., Day, J. A., de Almeida, R. M., de Jesús, J., de Jong, S. J., De Mauro, G., Neto, J. R. T. de Mello, De Mitri, I., de Oliveira, J., Franco, D. de Oliveira, de Souza, V., De Vito, E., Debatin, J., del Río, M., Deligny, O., Dhital, N., Di Matteo, A., Dobrigkeit, C., D'Olivo, J. C., Dorosti, Q., Anjos, R. C. dos, Dova, M. T., Ebr, J., Engel, R., Epicoco, I., Erdmann, M., Escobar, C. O., Etchegoyen, A., Falcke, H., Farmer, J., Farrar, G., Fauth, A. C., Fazzini, N., Feldbusch, F., Fenu, F., Fick, B., Figueira, J. M., Filipčič, A., Fodran, T., Freire, M. M., Fujii, T., Fuster, A., Galea, C., Galelli, C., García, B., Vegas, A. L. Garcia, Gemmeke, H., Gesualdi, F., Gherghel-Lascu, A., Ghia, P. L., Giaccari, U., Giammarchi, M., Giller, M., Glombitza, J., Gobbi, F., Gollan, F., Golup, G., Berisso, M. Gómez, Vitale, P. F. Gómez, Gongora, J. P., González, N., Goos, I., Góra, D., Gorgi, A., Gottowik, M., Grubb, T. D., Guarino, F., Guedes, G. P., Guido, E., Hahn, S., Halliday, R., Hampel, M. R., Hansen, P., Harari, D., Harvey, V. M., Haungs, A., Hebbeker, T., Heck, D., Hill, G. C., Hojvat, C., Hörandel, J. R., Horvath, P., Hrabovský, M., Huege, T., Hulsman, J., Insolia, A., Isar, P. G., Johnsen, J. A., Jurysek, J., Kääpä, A., Kampert, K. H., Keilhauer, B., Kemp, J., Klages, H. O., Kleifges, M., Kleinfeller, J., Köpke, M., Mezek, G. Kukec, Lago, B. L., LaHurd, D., Lang, R. G., Langner, N., de Oliveira, M. A. Leigui, Lenok, V., Letessier-Selvon, A., Lhenry-Yvon, I., Presti, D. Lo, Lopes, L., López, R., Lorek, R., Luce, Q., Lucero, A., Payeras, A. Machado, Mancarella, G., Mandat, D., Manning, B. C., Manshanden, J., Mantsch, P., Marafico, S., Mariazzi, A. G., Mariş, I. C., Marsella, G., Martello, D., Martinez, H., Bravo, O. Martínez, Mastrodicasa, M., Mathes, H. J., Matthews, J., Matthiae, G., Mayotte, E., Mazur, P. O., Medina-Tanco, G., Melo, D., Menshikov, A., Merenda, K. -D., Michal, S., Micheletti, M. I., Miramonti, L., Mockler, D., Mollerach, S., Montanet, F., Morello, C., Mostafá, M., Müller, A. L., Muller, M. A., Mulrey, K., Mussa, R., Muzio, M., Namasaka, W. M., Nellen, L., Niculescu-Oglinzanu, M., Niechciol, M., Nitz, D., Nosek, D., Novotny, V., Nožka, L., Nucita, A, Núñez, L. A., Palatka, M., Pallotta, J., Papenbreer, P., Parente, G., Parra, A., Pech, M., Pedreira, F., Pękala, J., Pelayo, R., Peña-Rodriguez, J., Armand, J. Perez, Perlin, M., Perrone, L., Petrera, S., Pierog, T., Pimenta, M., Pirronello, V., Platino, M., Pont, B., Pothast, M., Privitera, P., Prouza, M., Puyleart, A., Querchfeld, S., Rautenberg, J., Ravignani, D., Reininghaus, M., Ridky, J., Riehn, F., Risse, M., Ristori, P., Rizi, V., de Carvalho, W. Rodrigues, Rojo, J. Rodriguez, Roncoroni, M. J., Roth, M., Roulet, E., Rovero, A. C., Ruehl, P., Saffi, S. J., Saftoiu, A., Salamida, F., Salazar, H., Salina, G., Gomez, J. D. Sanabria, Sánchez, F., Santos, E. M., Santos, E., Sarazin, F., Sarmento, R., Sarmiento-Cano, C., Sato, R., Savina, P., Schäfer, C. M., Scherini, V., Schieler, H., Schimassek, M., Schimp, M., Schlüter, F., Schmidt, D., Scholten, O., Schovánek, P., Schröder, F. G., Schröder, S., Schulte, J., Sciutto, S. J., Scornavacche, M., Shellard, R. C., Sigl, G., Silli, G., Sima, O., Šmída, R., Sommers, P., Soriano, J. F., Souchard, J., Squartini, R., Stadelmaier, M., Stanca, D., Stanič, S., Stasielak, J., Stassi, P., Streich, A., Suárez-Durán, M., Sudholz, T., Suomijärvi, T., Supanitsky, A. D., Šupík, J., Szadkowski, Z., Taboada, A., Tapia, A., Timmermans, C., Tkachenko, O., Tobiska, P., Peixoto, C. J. Todero, Tomé, B., Travaini, A., Travnicek, P., Trimarelli, C., Trini, M., Tueros, M., Ulrich, R., Unger, M., Vaclavek, L., Vacula, M., Galicia, J. F. Valdés, Valore, L., Varela, E., Vásquez-Ramírez, A., Veberič, D., Ventura, C., Quispe, I. D. Vergara, Verzi, V., Vicha, J., Vink, J., Vorobiov, S., Wahlberg, H., Watson, A. A., Weber, M., Weindl, A., Wiencke, L., Wilczyński, H., Winchen, T., Wirtz, M., Wittkowski, D., Wundheiler, B., Yushkov, A., Zapparrata, O., Zas, E., Zavrtanik, D., Zavrtanik, M., Zehrer, L., Zepeda, A., and Ziolkowski, M.
Subjects: Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena
Abstract: Results of a search for ultra-high-energy neutrinos with the Pierre Auger Observatory from the direction of the blazar TXS 0506+056 are presented. They were obtained as part of the follow-up that stemmed from the detection of high-energy neutrinos and gamma rays with IceCube, \textit{Fermi}-LAT, MAGIC, and other detectors of electromagnetic radiation in several bands. The Pierre Auger Observatory is sensitive to neutrinos in the energy range from 100 PeV to 100 EeV and in the zenith angle range from $\theta=60^\circ$ to $\theta=95^\circ$, where the zenith angle is measured from the vertical direction. No neutrinos from the direction of TXS 0506+056 have been found. The results were analyzed in three periods: One of 6 months around the detection of IceCube-170922A, coinciding with a flare period of TXS 0506+056, a second one of 110 days during which the IceCube collaboration found an excess of 13 neutrinos from a direction compatible with TXS 0506+056, and a third one from 2004 January 1 up to 2018 August 31, over which the Pierre Auger Observatory has been taking data. The sensitivity of the Observatory is addressed for different spectral indices by considering the fluxes that would induce a single expected event during the observation period. For indices compatible with those measured by the IceCube collaboration the expected number of neutrinos at the Observatory is well-below one. Spectral indices as hard as 1.5 would have to apply in this energy range to expect a single event to have been detected., Comment: Published version, 4 figures
Published: 2020
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46. Measurement of the cosmic-ray energy spectrum above $2.5{\times} 10^{18}$ eV using the Pierre Auger Observatory

Author: The Pierre Auger Collaboration, Aab, A., Abreu, P., Aglietta, M., Albury, J. M., Allekotte, I., Almela, A., Castillo, J. Alvarez, Alvarez-Muñiz, J., Batista, R. Alves, Anastasi, G. A., Anchordoqui, L., Andrada, B., Andringa, S., Aramo, C., Ferreira, P. R. Araújo, Asorey, H., Assis, P., Avila, G., Badescu, A. M., Bakalova, A., Balaceanu, A., Barbato, F., Luz, R. J. Barreira, Becker, K. H., Bellido, J. A., Berat, C., Bertaina, M. E., Bertou, X., Biermann, P. L., Bister, T., Biteau, J., Blanco, A., Blazek, J., Bleve, C., Boháčová, M., Boncioli, D., Bonifazi, C., Arbeletche, L. Bonneau, Borodai, N., Botti, A. M., Brack, J., Bretz, T., Briechle, F. L., Buchholz, P., Bueno, A., Buitink, S., Buscemi, M., Caballero-Mora, K. S., Caccianiga, L., Calcagni, L., Cancio, A., Canfora, F., Caracas, I., Carceller, J. M., Caruso, R., Castellina, A., Catalani, F., Cataldi, G., Cazon, L., Cerda, M., Chinellato, J. A., Choi, K., Chudoba, J., Chytka, L., Clay, R. W., Cerutti, A. C. Cobos, Colalillo, R., Coleman, A., Coluccia, M. R., Conceição, R., Condorelli, A., Consolati, G., Contreras, F., Convenga, F., Covault, C. E., Dasso, S., Daumiller, K., Dawson, B. R., Day, J. A., de Almeida, R. M., de Jesús, J., de Jong, S. J., De Mauro, G., Neto, J. R. T. de Mello, De Mitri, I., de Oliveira, J., Franco, D. de Oliveira, de Souza, V., De Vito, E., Debatin, J., del Río, M., Deligny, O., Dembinski, H., Dhital, N., Di Giulio, C., Di Matteo, A., Castro, M. L. Díaz, Dobrigkeit, C., D'Olivo, J. C., Dorosti, Q., Anjos, R. C. dos, Dova, M. T., Ebr, J., Engel, R., Epicoco, I., Erdmann, M., Escobar, C. O., Etchegoyen, A., Falcke, H., Farmer, J., Farrar, G., Fauth, A. C., Fazzini, N., Feldbusch, F., Fenu, F., Fick, B., Figueira, J. M., Filipčič, A., Fodran, T., Freire, M. M., Fujii, T., Fuster, A., Galea, C., Galelli, C., García, B., Vegas, A. L. Garcia, Gemmeke, H., Gesualdi, F., Gherghel-Lascu, A., Ghia, P. L., Giaccari, U., Giammarchi, M., Giller, M., Glombitza, J., Gobbi, F., Gollan, F., Golup, G., Berisso, M. Gómez, Vitale, P. F. Gómez, Gongora, J. P., González, N., Goos, I., Góra, D., Gorgi, A., Gottowik, M., Grubb, T. D., Guarino, F., Guedes, G. P., Guido, E., Hahn, S., Halliday, R., Hampel, M. R., Hansen, P., Harari, D., Harvey, V. M., Haungs, A., Hebbeker, T., Heck, D., Hill, G. C., Hojvat, C., Hörandel, J. R., Horvath, P., Hrabovský, M., Huege, T., Hulsman, J., Insolia, A., Isar, P. G., Johnsen, J. A., Jurysek, J., Kääpä, A., Kampert, K. H., Keilhauer, B., Kemp, J., Klages, H. O., Kleifges, M., Kleinfeller, J., Köpke, M., Mezek, G. Kukec, Lago, B. L., LaHurd, D., Lang, R. G., de Oliveira, M. A. Leigui, Lenok, V., Letessier-Selvon, A., Lhenry-Yvon, I., Presti, D. Lo, Lopes, L., López, R., Lorek, R., Luce, Q., Lucero, A., Payeras, A. Machado, Malacari, M., Mancarella, G., Mandat, D., Manning, B. C., Manshanden, J., Mantsch, P., Marafico, S., Mariazzi, A. G., Mariş, I. C., Marsella, G., Martello, D., Martinez, H., Bravo, O. Martínez, Mastrodicasa, M., Mathes, H. J., Matthews, J., Matthiae, G., Mayotte, E., Mazur, P. O., Medina-Tanco, G., Melo, D., Menshikov, A., Merenda, K. -D., Michal, S., Micheletti, M. I., Miramonti, L., Mockler, D., Mollerach, S., Montanet, F., Morello, C., Mostafá, M., Müller, A. L., Muller, M. A., Mulrey, K., Mussa, R., Muzio, M., Namasaka, W. M., Nellen, L., Nguyen, P. H., Niculescu-Oglinzanu, M., Niechciol, M., Nitz, D., Nosek, D., Novotny, V., Nožka, L., Nucita, A, Núñez, L. A., Palatka, M., Pallotta, J., Panetta, M. P., Papenbreer, P., Parente, G., Parra, A., Pech, M., Pedreira, F., Pękala, J., Pelayo, R., Peña-Rodriguez, J., Armand, J. Perez, Perlin, M., Perrone, L., Peters, C., Petrera, S., Pierog, T., Pimenta, M., Pirronello, V., Platino, M., Pont, B., Pothast, M., Privitera, P., Prouza, M., Puyleart, A., Querchfeld, S., Rautenberg, J., Ravignani, D., Reininghaus, M., Ridky, J., Riehn, F., Risse, M., Ristori, P., Rizi, V., de Carvalho, W. Rodrigues, Fernandez, G. Rodriguez, Rojo, J. Rodriguez, Roncoroni, M. J., Roth, M., Roulet, E., Rovero, A. C., Ruehl, P., Saffi, S. J., Saftoiu, A., Salamida, F., Salazar, H., Salina, G., Gomez, J. D. Sanabria, Sánchez, F., Santos, E. M., Santos, E., Sarazin, F., Sarmento, R., Sarmiento-Cano, C., Sato, R., Savina, P., Schäfer, C., Scherini, V., Schieler, H., Schimassek, M., Schimp, M., Schlüter, F., Schmidt, D., Scholten, O., Schovánek, P., Schröder, F. G., Schröder, S., Schulz, A., Sciutto, S. J., Scornavacche, M., Shellard, R. C., Sigl, G., Silli, G., Sima, O., Šmída, R., Sommers, P., Soriano, J. F., Souchard, J., Squartini, R., Stadelmaier, M., Stanca, D., Stanič, S., Stasielak, J., Stassi, P., Streich, A., Suárez-Durán, M., Sudholz, T., Suomijärvi, T., Supanitsky, A. D., Šupík, J., Szadkowski, Z., Taboada, A., Tapia, A., Timmermans, C., Tkachenko, O., Tobiska, P., Peixoto, C. J. Todero, Tomé, B., Elipe, G. Torralba, Travaini, A., Travnicek, P., Trimarelli, C., Trini, M., Tueros, M., Ulrich, R., Unger, M., Urban, M., Vaclavek, L., Vacula, M., Galicia, J. F. Valdés, Valiño, I., Valore, L., van Vliet, A., Varela, E., Cárdenas, B. Vargas, Vásquez-Ramírez, A., Veberič, D., Ventura, C., Quispe, I. D. Vergara, Verzi, V., Vicha, J., Villaseñor, L., Vink, J., Vorobiov, S., Wahlberg, H., Watson, A. A., Weber, M., Weindl, A., Wiencke, L., Wilczyński, H., Winchen, T., Wirtz, M., Wittkowski, D., Wundheiler, B., Yushkov, A., Zapparrata, O., Zas, E., Zavrtanik, D., Zavrtanik, M., Zehrer, L., Zepeda, A., Ziolkowski, M., and Zuccarello, F.
Subjects: Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena
Abstract: We report a measurement of the energy spectrum of cosmic rays for energies above $2.5 {\times} 10^{18}~$eV based on 215,030 events recorded with zenith angles below $60^\circ$. A key feature of the work is that the estimates of the energies are independent of assumptions about the unknown hadronic physics or of the primary mass composition. The measurement is the most precise made hitherto with the accumulated exposure being so large that the measurements of the flux are dominated by systematic uncertainties except at energies above $5 {\times} 10^{19}~$eV. The principal conclusions are: (1) The flattening of the spectrum near $5 {\times} 10^{18}~$eV, the so-called "ankle", is confirmed. (2) The steepening of the spectrum at around $5 {\times} 10^{19}~$eV is confirmed. (3) A new feature has been identified in the spectrum: in the region above the ankle the spectral index $\gamma$ of the particle flux ($\propto E^{-\gamma}$) changes from $2.51 \pm 0.03~{\rm (stat.)} \pm 0.05~{\rm (sys.)}$ to $3.05 \pm 0.05~{\rm (stat.)} \pm 0.10~{\rm (sys.)}$ before changing sharply to $5.1 \pm 0.3~{\rm (stat.)} \pm 0.1~{\rm (sys.)}$ above $5 {\times} 10^{19}~$eV. (4) No evidence for any dependence of the spectrum on declination has been found other than a mild excess from the Southern Hemisphere that is consistent with the anisotropy observed above $8 {\times} 10^{18}~$eV., Comment: Published version; 16 figures, 6 table
Published: 2020
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47. Features of the energy spectrum of cosmic rays above $2.5{\times} 10^{18}$ eV using the Pierre Auger Observatory

Author: The Pierre Auger Collaboration, Aab, A., Abreu, P., Aglietta, M., Albury, J. M., Allekotte, I., Almela, A., Castillo, J. Alvarez, Alvarez-Muñiz, J., Batista, R. Alves, Anastasi, G. A., Anchordoqui, L., Andrada, B., Andringa, S., Aramo, C., Ferreira, P. R. Araújo, Asorey, H., Assis, P., Avila, G., Badescu, A. M., Bakalova, A., Balaceanu, A., Barbato, F., Luz, R. J. Barreira, Becker, K. H., Bellido, J. A., Berat, C., Bertaina, M. E., Bertou, X., Biermann, P. L., Bister, T., Biteau, J., Blanco, A., Blazek, J., Bleve, C., Boháčová, M., Boncioli, D., Bonifazi, C., Arbeletche, L. Bonneau, Borodai, N., Botti, A. M., Brack, J., Bretz, T., Briechle, F. L., Buchholz, P., Bueno, A., Buitink, S., Buscemi, M., Caballero-Mora, K. S., Caccianiga, L., Calcagni, L., Cancio, A., Canfora, F., Caracas, I., Carceller, J. M., Caruso, R., Castellina, A., Catalani, F., Cataldi, G., Cazon, L., Cerda, M., Chinellato, J. A., Choi, K., Chudoba, J., Chytka, L., Clay, R. W., Cerutti, A. C. Cobos, Colalillo, R., Coleman, A., Coluccia, M. R., Conceição, R., Condorelli, A., Consolati, G., Contreras, F., Convenga, F., Covault, C. E., Dasso, S., Daumiller, K., Dawson, B. R., Day, J. A., de Almeida, R. M., de Jesús, J., de Jong, S. J., De Mauro, G., Neto, J. R. T. de Mello, De Mitri, I., de Oliveira, J., Franco, D. de Oliveira, de Souza, V., De Vito, E., Debatin, J., del Río, M., Deligny, O., Dembinski, H., Dhital, N., Di Giulio, C., Di Matteo, A., Castro, M. L. Díaz, Dobrigkeit, C., D'Olivo, J. C., Dorosti, Q., Anjos, R. C. dos, Dova, M. T., Ebr, J., Engel, R., Epicoco, I., Erdmann, M., Escobar, C. O., Etchegoyen, A., Falcke, H., Farmer, J., Farrar, G., Fauth, A. C., Fazzini, N., Feldbusch, F., Fenu, F., Fick, B., Figueira, J. M., Filipčič, A., Fodran, T., Freire, M. M., Fujii, T., Fuster, A., Galea, C., Galelli, C., García, B., Vegas, A. L. Garcia, Gemmeke, H., Gesualdi, F., Gherghel-Lascu, A., Ghia, P. L., Giaccari, U., Giammarchi, M., Giller, M., Glombitza, J., Gobbi, F., Gollan, F., Golup, G., Berisso, M. Gómez, Vitale, P. F. Gómez, Gongora, J. P., González, N., Goos, I., Góra, D., Gorgi, A., Gottowik, M., Grubb, T. D., Guarino, F., Guedes, G. P., Guido, E., Hahn, S., Halliday, R., Hampel, M. R., Hansen, P., Harari, D., Harvey, V. M., Haungs, A., Hebbeker, T., Heck, D., Hill, G. C., Hojvat, C., Hörandel, J. R., Horvath, P., Hrabovský, M., Huege, T., Hulsman, J., Insolia, A., Isar, P. G., Johnsen, J. A., Jurysek, J., Kääpä, A., Kampert, K. H., Keilhauer, B., Kemp, J., Klages, H. O., Kleifges, M., Kleinfeller, J., Köpke, M., Mezek, G. Kukec, Lago, B. L., LaHurd, D., Lang, R. G., de Oliveira, M. A. Leigui, Lenok, V., Letessier-Selvon, A., Lhenry-Yvon, I., Presti, D. Lo, Lopes, L., López, R., Lorek, R., Luce, Q., Lucero, A., Payeras, A. Machado, Malacari, M., Mancarella, G., Mandat, D., Manning, B. C., Manshanden, J., Mantsch, P., Marafico, S., Mariazzi, A. G., Mariş, I. C., Marsella, G., Martello, D., Martinez, H., Bravo, O. Martínez, Mastrodicasa, M., Mathes, H. J., Matthews, J., Matthiae, G., Mayotte, E., Mazur, P. O., Medina-Tanco, G., Melo, D., Menshikov, A., Merenda, K. -D., Michal, S., Micheletti, M. I., Miramonti, L., Mockler, D., Mollerach, S., Montanet, F., Morello, C., Mostafá, M., Müller, A. L., Muller, M. A., Mulrey, K., Mussa, R., Muzio, M., Namasaka, W. M., Nellen, L., Nguyen, P. H., Niculescu-Oglinzanu, M., Niechciol, M., Nitz, D., Nosek, D., Novotny, V., Nožka, L., Nucita, A, Núñez, L. A., Palatka, M., Pallotta, J., Panetta, M. P., Papenbreer, P., Parente, G., Parra, A., Pech, M., Pedreira, F., Pękala, J., Pelayo, R., Peña-Rodriguez, J., Armand, J. Perez, Perlin, M., Perrone, L., Peters, C., Petrera, S., Pierog, T., Pimenta, M., Pirronello, V., Platino, M., Pont, B., Pothast, M., Privitera, P., Prouza, M., Puyleart, A., Querchfeld, S., Rautenberg, J., Ravignani, D., Reininghaus, M., Ridky, J., Riehn, F., Risse, M., Ristori, P., Rizi, V., de Carvalho, W. Rodrigues, Fernandez, G. Rodriguez, Rojo, J. Rodriguez, Roncoroni, M. J., Roth, M., Roulet, E., Rovero, A. C., Ruehl, P., Saffi, S. J., Saftoiu, A., Salamida, F., Salazar, H., Salina, G., Gomez, J. D. Sanabria, Sánchez, F., Santos, E. M., Santos, E., Sarazin, F., Sarmento, R., Sarmiento-Cano, C., Sato, R., Savina, P., Schäfer, C., Scherini, V., Schieler, H., Schimassek, M., Schimp, M., Schlüter, F., Schmidt, D., Scholten, O., Schovánek, P., Schröder, F. G., Schröder, S., Schulz, A., Sciutto, S. J., Scornavacche, M., Shellard, R. C., Sigl, G., Silli, G., Sima, O., Šmída, R., Sommers, P., Soriano, J. F., Souchard, J., Squartini, R., Stadelmaier, M., Stanca, D., Stanič, S., Stasielak, J., Stassi, P., Streich, A., Suárez-Durán, M., Sudholz, T., Suomijärvi, T., Supanitsky, A. D., Šupík, J., Szadkowski, Z., Taboada, A., Tapia, A., Timmermans, C., Tkachenko, O., Tobiska, P., Peixoto, C. J. Todero, Tomé, B., Elipe, G. Torralba, Travaini, A., Travnicek, P., Trimarelli, C., Trini, M., Tueros, M., Ulrich, R., Unger, M., Urban, M., Vaclavek, L., Vacula, M., Galicia, J. F. Valdés, Valiño, I., Valore, L., van Vliet, A., Varela, E., Cárdenas, B. Vargas, Vásquez-Ramírez, A., Veberič, D., Ventura, C., Quispe, I. D. Vergara, Verzi, V., Vicha, J., Villaseñor, L., Vink, J., Vorobiov, S., Wahlberg, H., Watson, A. A., Weber, M., Weindl, A., Wiencke, L., Wilczyński, H., Winchen, T., Wirtz, M., Wittkowski, D., Wundheiler, B., Yushkov, A., Zapparrata, O., Zas, E., Zavrtanik, D., Zavrtanik, M., Zehrer, L., Zepeda, A., Ziolkowski, M., and Zuccarello, F.
Subjects: Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena
Abstract: We report a measurement of the energy spectrum of cosmic rays above $2.5{\times} 10^{18}$ eV based on $215,030$ events. New results are presented: at about $1.3{\times} 10^{19}$ eV, the spectral index changes from $2.51 \pm 0.03 \textrm{ (stat.)} \pm 0.05 \textrm{ (sys.)}$ to $3.05 \pm 0.05 \textrm{ (stat.)}\pm 0.10\textrm{ (sys.)}$, evolving to $5.1\pm0.3\textrm{ (stat.)} \pm 0.1\textrm{ (sys.)}$ beyond $5{\times} 10^{19}$ eV, while no significant dependence of spectral features on the declination is seen in the accessible range. These features of the spectrum can be reproduced in models with energy-dependent mass composition. The energy density in cosmic rays above $5{\times} 10^{18}$ eV is $(5.66 \pm 0.03 \textrm{ (stat.)} \pm 1.40 \textrm{ (sys.)} ) {\times} 10^{53}~$erg Mpc$^{-3}$., Comment: Published version; 2 figures, 1 table
Published: 2020
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48. Reconstruction of Events Recorded with the Surface Detector of the Pierre Auger Observatory

Author: The Pierre Auger Collaboration, Aab, A., Abreu, P., Aglietta, M., Albury, J. M., Allekotte, I., Almela, A., Castillo, J. Alvarez, Alvarez-Muñiz, J., Batista, R. Alves, Anastasi, G. A., Anchordoqui, L., Andrada, B., Andringa, S., Aramo, C., Ferreira, P. R. Araújo, Asorey, H., Assis, P., Avila, G., Badescu, A. M., Bakalova, A., Balaceanu, A., Barbato, F., Luz, R. J. Barreira, Becker, K. H., Bellido, J. A., Berat, C., Bertaina, M. E., Bertou, X., Biermann, P. L., Billoir, P., Bister, T., Biteau, J., Blanco, A., Blazek, J., Bleve, C., Boháčová, M., Boncioli, D., Bonifazi, C., Arbeletche, L. Bonneau, Borodai, N., Botti, A. M., Brack, J., Bretz, T., Briechle, F. L., Bridgeman, A., Buchholz, P., Bueno, A., Buitink, S., Buscemi, M., Caballero-Mora, K. S., Caccianiga, L., Calcagni, L., Cancio, A., Canfora, F., Caracas, I., Carceller, J. M., Caruso, R., Castellina, A., Catalani, F., Cataldi, G., Cazon, L., Cerda, M., Chinellato, J. A., Choi, K., Chudoba, J., Chytka, L., Clay, R. W., Cerutti, A. C. Cobos, Colalillo, R., Coleman, A., Coluccia, M. R., Conceição, R., Condorelli, A., Consolati, G., Contreras, F., Convenga, F., Covault, C. E., Dasso, S., Daumiller, K., Dawson, B. R., Day, J. A., de Almeida, R. M., de Jesús, J., de Jong, S. J., De Mauro, G., Neto, J. R. T. de Mello, De Mitri, I., de Oliveira, J., Franco, D. de Oliveira, de Souza, V., De Vito, E., Debatin, J., del Río, M., Deligny, O., Dhital, N., Di Matteo, A., Castro, M. L. Díaz, Dobrigkeit, C., D'Olivo, J. C., Dorosti, Q., Anjos, R. C. dos, Dova, M. T., Ebr, J., Engel, R., Epicoco, I., Erdmann, M., Escobar, C. O., Etchegoyen, A., Falcke, H., Farmer, J., Farrar, G., Fauth, A. C., Fazzini, N., Feldbusch, F., Fenu, F., Fick, B., Figueira, J. M., Filipčič, A., Fodran, T., Freire, M. M., Fujii, T., Fuster, A., Galea, C., Galelli, C., García, B., Vegas, A. L. Garcia, Gemmeke, H., Gesualdi, F., Gherghel-Lascu, A., Ghia, P. L., Giaccari, U., Giammarchi, M., Giller, M., Glombitza, J., Gobbi, F., Gollan, F., Golup, G., Berisso, M. Gómez, Vitale, P. F. Gómez, Gongora, J. P., González, N., Goos, I., Góra, D., Gorgi, A., Gottowik, M., Grubb, T. D., Guarino, F., Guedes, G. P., Guido, E., Hahn, S., Halliday, R., Hampel, M. R., Hansen, P., Harari, D., Harvey, V. M., Haungs, A., Hebbeker, T., Heck, D., Hill, G. C., Hojvat, C., Hörandel, J. R., Horvath, P., Hrabovský, M., Huege, T., Hulsman, J., Insolia, A., Isar, P. G., Johnsen, J. A., Jurysek, J., Kääpä, A., Kampert, K. H., Keilhauer, B., Kemp, J., Klages, H. O., Kleifges, M., Kleinfeller, J., Köpke, M., Mezek, G. Kukec, Lago, B. L., LaHurd, D., Lang, R. G., de Oliveira, M. A. Leigui, Lenok, V., Letessier-Selvon, A., Lhenry-Yvon, I., Presti, D. Lo, Lopes, L., López, R., Lorek, R., Luce, Q., Lucero, A., Payeras, A. Machado, Malacari, M., Mancarella, G., Mandat, D., Manning, B. C., Manshanden, J., Mantsch, P., Marafico, S., Mariazzi, A. G., Mariş, I. C., Marsella, G., Martello, D., Martinez, H., Bravo, O. Martínez, Mastrodicasa, M., Mathes, H. J., Matthews, J., Matthiae, G., Mayotte, E., Mazur, P. O., Medina-Tanco, G., Melo, D., Menshikov, A., Merenda, K. -D., Michal, S., Micheletti, M. I., Miramonti, L., Mockler, D., Mollerach, S., Montanet, F., Morello, C., Mostafá, M., Müller, A. L., Muller, M. A., Mulrey, K., Mussa, R., Muzio, M., Namasaka, W. M., Nellen, L., Niculescu-Oglinzanu, M., Niechciol, M., Nitz, D., Nosek, D., Novotny, V., Nožka, L., Nucita, A, Núñez, L. A., Palatka, M., Pallotta, J., Panetta, M. P., Papenbreer, P., Parente, G., Parra, A., Pech, M., Pedreira, F., Pękala, J., Pelayo, R., Peña-Rodriguez, J., Armand, J. Perez, Perlin, M., Perrone, L., Peters, C., Petrera, S., Pierog, T., Pimenta, M., Pirronello, V., Platino, M., Pont, B., Pothast, M., Privitera, P., Prouza, M., Puyleart, A., Querchfeld, S., Rautenberg, J., Ravignani, D., Reininghaus, M., Ridky, J., Riehn, F., Risse, M., Ristori, P., Rizi, V., de Carvalho, W. Rodrigues, Rojo, J. Rodriguez, Roncoroni, M. J., Roth, M., Roulet, E., Rovero, A. C., Ruehl, P., Saffi, S. J., Saftoiu, A., Salamida, F., Salazar, H., Salina, G., Gomez, J. D. Sanabria, Sánchez, F., Santos, E. M., Santos, E., Sarazin, F., Sarmento, R., Sarmiento-Cano, C., Sato, R., Savina, P., Schäfer, C., Scherini, V., Schieler, H., Schimassek, M., Schimp, M., Schlüter, F., Schmidt, D., Scholten, O., Schovánek, P., Schröder, F. G., Schröder, S., Schulz, A., Sciutto, S. J., Scornavacche, M., Shellard, R. C., Sigl, G., Silli, G., Sima, O., Šmída, R., Sommers, P., Soriano, J. F., Souchard, J., Squartini, R., Stadelmaier, M., Stanca, D., Stanič, S., Stasielak, J., Stassi, P., Streich, A., Suárez-Durán, M., Sudholz, T., Suomijärvi, T., Supanitsky, A. D., Šupík, J., Szadkowski, Z., Taboada, A., Tapia, A., Timmermans, C., Tkachenko, O., Tobiska, P., Peixoto, C. J. Todero, Tomé, B., Elipe, G. Torralba, Travaini, A., Travnicek, P., Trimarelli, C., Trini, M., Tueros, M., Ulrich, R., Unger, M., Urban, M., Vaclavek, L., Vacula, M., Galicia, J. F. Valdés, Valiño, I., Valore, L., van Vliet, A., Varela, E., Cárdenas, B. Vargas, Vásquez-Ramírez, A., Veberič, D., Ventura, C., Quispe, I. D. Vergara, Verzi, V., Vicha, J., Villaseñor, L., Vink, J., Vorobiov, S., Wahlberg, H., Watson, A. A., Weber, M., Weindl, A., Wiencke, L., Wilczyński, H., Winchen, T., Wirtz, M., Wittkowski, D., Wundheiler, B., Yushkov, A., Zapparrata, O., Zas, E., Zavrtanik, D., Zavrtanik, M., Zehrer, L., Zepeda, A., Ziolkowski, M., and Zuccarello, F.
Subjects: Astrophysics - Instrumentation and Methods for Astrophysics, Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena, High Energy Physics - Experiment
Abstract: Cosmic rays arriving at Earth collide with the upper parts of the atmosphere, thereby inducing extensive air showers. When secondary particles from the cascade arrive at the ground, they are measured by surface detector arrays. We describe the methods applied to the measurements of the surface detector of the Pierre Auger Observatory to reconstruct events with zenith angles less than $60^\circ$ using the timing and signal information recorded using the water-Cherenkov detector stations. In addition, we assess the accuracy of these methods in reconstructing the arrival directions of the primary cosmic ray particles and the sizes of the induced showers., Comment: Published version, 36 pages, 14 figures
Published: 2020
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49. Studies on the response of a water-Cherenkov detector of the Pierre Auger Observatory to atmospheric muons using an RPC hodoscope

Author: The Pierre Auger Collaboration, Aab, A., Abreu, P., Aglietta, M., Albury, J. M., Allekotte, I., Almela, A., Castillo, J. Alvarez, Alvarez-Muñiz, J., Batista, R. Alves, Anastasi, G. A., Anchordoqui, L., Andrada, B., Andringa, S., Aramo, C., Ferreira, P. R. Araújo, Asorey, H., Assis, P., Avila, G., Badescu, A. M., Bakalova, A., Balaceanu, A., Barbato, F., Luz, R. J. Barreira, Becker, K. H., Bellido, J. A., Berat, C., Bertaina, M. E., Bertou, X., Biermann, P. L., Bister, T., Biteau, J., Blanco, A., Blazek, J., Bleve, C., Boháčová, M., Boncioli, D., Bonifazi, C., Arbeletche, L. Bonneau, Borodai, N., Botti, A. M., Brack, J., Bretz, T., Briechle, F. L., Buchholz, P., Bueno, A., Buitink, S., Buscemi, M., Caballero-Mora, K. S., Caccianiga, L., Calcagni, L., Cancio, A., Canfora, F., Caracas, I., Carceller, J. M., Caruso, R., Castellina, A., Catalani, F., Cataldi, G., Cazon, L., Cerda, M., Chinellato, J. A., Choi, K., Chudoba, J., Chytka, L., Clay, R. W., Cerutti, A. C. Cobos, Colalillo, R., Coleman, A., Coluccia, M. R., Conceição, R., Condorelli, A., Consolati, G., Contreras, F., Convenga, F., Covault, C. E., Dasso, S., Daumiller, K., Dawson, B. R., Day, J. A., de Almeida, R. M., de Jesús, J., de Jong, S. J., De Mauro, G., Neto, J. R. T. de Mello, De Mitri, I., de Oliveira, J., Franco, D. de Oliveira, de Souza, V., De Vito, E., Debatin, J., del Río, M., Deligny, O., Dhital, N., Di Matteo, A., Castro, M. L. Díaz, Dobrigkeit, C., D'Olivo, J. C., Dorosti, Q., Anjos, R. C. dos, Dova, M. T., Ebr, J., Engel, R., Epicoco, I., Erdmann, M., Escobar, C. O., Etchegoyen, A., Falcke, H., Farmer, J., Farrar, G., Fauth, A. C., Fazzini, N., Feldbusch, F., Fenu, F., Fick, B., Figueira, J. M., Filipčič, A., Fodran, T., Freire, M. M., Fujii, T., Fuster, A., Galea, C., Galelli, C., García, B., Vegas, A. L. Garcia, Gemmeke, H., Gesualdi, F., Gherghel-Lascu, A., Ghia, P. L., Giaccari, U., Giammarchi, M., Giller, M., Glombitza, J., Gobbi, F., Gollan, F., Golup, G., Berisso, M. Gómez, Vitale, P. F. Gómez, Gongora, J. P., González, N., Goos, I., Góra, D., Gorgi, A., Gottowik, M., Grubb, T. D., Guarino, F., Guedes, G. P., Guido, E., Hahn, S., Halliday, R., Hampel, M. R., Hansen, P., Harari, D., Harvey, V. M., Haungs, A., Hebbeker, T., Heck, D., Hill, G. C., Hojvat, C., Hörandel, J. R., Horvath, P., Hrabovský, M., Huege, T., Hulsman, J., Insolia, A., Isar, P. G., Johnsen, J. A., Jurysek, J., Kääpä, A., Kampert, K. H., Keilhauer, B., Kemp, J., Klages, H. O., Kleifges, M., Kleinfeller, J., Köpke, M., Mezek, G. Kukec, Lago, B. L., LaHurd, D., Lang, R. G., de Oliveira, M. A. Leigui, Lenok, V., Letessier-Selvon, A., Lhenry-Yvon, I., Presti, D. Lo, Lopes, L., López, R., Lorek, R., Luce, Q., Lucero, A., Payeras, A. Machado, Malacari, M., Mancarella, G., Mandat, D., Manning, B. C., Manshanden, J., Mantsch, P., Marafico, S., Mariazzi, A. G., Mariş, I. C., Marsella, G., Martello, D., Martinez, H., Bravo, O. Martínez, Mastrodicasa, M., Mathes, H. J., Matthews, J., Matthiae, G., Mayotte, E., Mazur, P. O., Medina-Tanco, G., Melo, D., Menshikov, A., Merenda, K. -D., Michal, S., Micheletti, M. I., Miramonti, L., Mockler, D., Mollerach, S., Montanet, F., Morello, C., Mostafá, M., Müller, A. L., Muller, M. A., Mulrey, K., Mussa, R., Muzio, M., Namasaka, W. M., Nellen, L., Niculescu-Oglinzanu, M., Niechciol, M., Nitz, D., Nosek, D., Novotny, V., Nožka, L., Nucita, A, Núñez, L. A., Palatka, M., Pallotta, J., Panetta, M. P., Papenbreer, P., Parente, G., Parra, A., Pech, M., Pedreira, F., Pękala, J., Pelayo, R., Peña-Rodriguez, J., Armand, J. Perez, Perlin, M., Perrone, L., Peters, C., Petrera, S., Pierog, T., Pimenta, M., Pirronello, V., Platino, M., Pont, B., Pothast, M., Privitera, P., Prouza, M., Puyleart, A., Querchfeld, S., Rautenberg, J., Ravignani, D., Reininghaus, M., Ridky, J., Riehn, F., Risse, M., Ristori, P., Rizi, V., de Carvalho, W. Rodrigues, Rojo, J. Rodriguez, Roncoroni, M. J., Roth, M., Roulet, E., Rovero, A. C., Ruehl, P., Saffi, S. J., Saftoiu, A., Salamida, F., Salazar, H., Salina, G., Gomez, J. D. Sanabria, Sánchez, F., Santos, E. M., Santos, E., Sarazin, F., Sarmento, R., Sarmiento-Cano, C., Sato, R., Savina, P., Schäfer, C., Scherini, V., Schieler, H., Schimassek, M., Schimp, M., Schlüter, F., Schmidt, D., Scholten, O., Schovánek, P., Schröder, F. G., Schröder, S., Sciutto, S. J., Scornavacche, M., Shellard, R. C., Sigl, G., Silli, G., Sima, O., Šmída, R., Sommers, P., Soriano, J. F., Souchard, J., Squartini, R., Stadelmaier, M., Stanca, D., Stanič, S., Stasielak, J., Stassi, P., Streich, A., Suárez-Durán, M., Sudholz, T., Suomijärvi, T., Supanitsky, A. D., Šupík, J., Szadkowski, Z., Taboada, A., Tapia, A., Timmermans, C., Tkachenko, O., Tobiska, P., Peixoto, C. J. Todero, Tomé, B., Elipe, G. Torralba, Travaini, A., Travnicek, P., Trimarelli, C., Trini, M., Tueros, M., Ulrich, R., Unger, M., Urban, M., Vaclavek, L., Vacula, M., Galicia, J. F. Valdés, Valiño, I., Valore, L., van Vliet, A., Varela, E., Cárdenas, B. Vargas, Vásquez-Ramírez, A., Veberič, D., Ventura, C., Quispe, I. D. Vergara, Verzi, V., Vicha, J., Villaseñor, L., Vink, J., Vorobiov, S., Wahlberg, H., Watson, A. A., Weber, M., Weindl, A., Wiencke, L., Wilczyński, H., Winchen, T., Wirtz, M., Wittkowski, D., Wundheiler, B., Yushkov, A., Zapparrata, O., Zas, E., Zavrtanik, D., Zavrtanik, M., Zehrer, L., Zepeda, A., Ziolkowski, M., and Zuccarello, F.
Subjects: Astrophysics - Instrumentation and Methods for Astrophysics, Physics - Instrumentation and Detectors
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$^\circ$ to 55$^\circ$. 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., Comment: Published version, 25 pages, 9 figures
Published: 2020
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50. Search for magnetically-induced signatures in the arrival directions of ultra-high-energy cosmic rays measured at the Pierre Auger Observatory

Author: The Pierre Auger Collaboration, Aab, A., Abreu, P., Aglietta, M., Albury, J. M., Allekotte, I., Almela, A., Castillo, J. Alvarez, Alvarez-Muñiz, J., Batista, R. Alves, Anastasi, G. A., Anchordoqui, L., Andrada, B., Andringa, S., Aramo, C., Ferreira, P. R. Araújo, Asorey, H., Assis, P., Avila, G., Badescu, A. M., Bakalova, A., Balaceanu, A., Barbato, F., Luz, R. J. Barreira, Becker, K. H., Bellido, J. A., Berat, C., Bertaina, M. E., Bertou, X., Biermann, P. L., Bister, T., Biteau, J., Blanco, A., Blazek, J., Bleve, C., Boháčová, M., Boncioli, D., Bonifazi, C., Arbeletche, L. Bonneau, Borodai, N., Botti, A. M., Brack, J., Bretz, T., Briechle, F. L., Buchholz, P., Bueno, A., Buitink, S., Buscemi, M., Caballero-Mora, K. S., Caccianiga, L., Calcagni, L., Cancio, A., Canfora, F., Caracas, I., Carceller, J. M., Caruso, R., Castellina, A., Catalani, F., Cataldi, G., Cazon, L., Cerda, M., Chinellato, J. A., Choi, K., Chudoba, J., Chytka, L., Clay, R. W., Cerutti, A. C. Cobos, Colalillo, R., Coleman, A., Coluccia, M. R., Conceição, R., Condorelli, A., Consolati, G., Contreras, F., Convenga, F., Covault, C. E., Dasso, S., Daumiller, K., Dawson, B. R., Day, J. A., de Almeida, R. M., de Jesús, J., de Jong, S. J., De Mauro, G., Neto, J. R. T. de Mello, De Mitri, I., de Oliveira, J., Franco, D. de Oliveira, de Souza, V., Debatin, J., del Río, M., Deligny, O., Dhital, N., Di Matteo, A., Castro, M. L. Díaz, Dobrigkeit, C., D'Olivo, J. C., Dorosti, Q., Anjos, R. C. dos, Dova, M. T., Ebr, J., Engel, R., Epicoco, I., Erdmann, M., Escobar, C. O., Etchegoyen, A., Falcke, H., Farmer, J., Farrar, G., Fauth, A. C., Fazzini, N., Feldbusch, F., Fenu, F., Fick, B., Figueira, J. M., Filipčič, A., Fodran, T., Freire, M. M., Fujii, T., Fuster, A., Galea, C., Galelli, C., García, B., Vegas, A. L. Garcia, Gemmeke, H., Gesualdi, F., Gherghel-Lascu, A., Ghia, P. L., Giaccari, U., Giammarchi, M., Giller, M., Glombitza, J., Gobbi, F., Golup, G., Berisso, M. Gómez, Vitale, P. F. Gómez, Gongora, J. P., González, N., Goos, I., Góra, D., Gorgi, A., Gottowik, M., Grubb, T. D., Guarino, F., Guedes, G. P., Guido, E., Hahn, S., Halliday, R., Hampel, M. R., Hansen, P., Harari, D., Harvey, V. M., Haungs, A., Hebbeker, T., Heck, D., Hill, G. C., Hojvat, C., Hörandel, J. R., Horvath, P., Hrabovský, M., Huege, T., Hulsman, J., Insolia, A., Isar, P. G., Johnsen, J. A., Jurysek, J., Kääpä, A., Kampert, K. H., Keilhauer, B., Kemp, J., Klages, H. O., Kleifges, M., Kleinfeller, J., Köpke, M., Mezek, G. Kukec, Lago, B. L., LaHurd, D., Lang, R. G., de Oliveira, M. A. Leigui, Lenok, V., Letessier-Selvon, A., Lhenry-Yvon, I., Presti, D. Lo, Lopes, L., López, R., Lorek, R., Luce, Q., Lucero, A., Payeras, A. Machado, Malacari, M., Mancarella, G., Mandat, D., Manning, B. C., Manshanden, J., Mantsch, P., Marafico, S., Mariazzi, A. G., Mariş, I. C., Marsella, G., Martello, D., Martinez, H., Bravo, O. Martínez, Mastrodicasa, M., Mathes, H. J., Matthews, J., Matthiae, G., Mayotte, E., Mazur, P. O., Medina-Tanco, G., Melo, D., Menshikov, A., Merenda, K. -D., Michal, S., Micheletti, M. I., Miramonti, L., Mockler, D., Mollerach, S., Montanet, F., Morello, C., Mostafá, M., Müller, A. L., Muller, M. A., Mulrey, K., Mussa, R., Muzio, M., Namasaka, W. M., Nellen, L., Niculescu-Oglinzanu, M., Niechciol, M., Nitz, D., Nosek, D., Novotny, V., Nožka, L., Nucita, A, Núñez, L. A., Palatka, M., Pallotta, J., Panetta, M. P., Papenbreer, P., Parente, G., Parra, A., Pech, M., Pedreira, F., Pękala, J., Pelayo, R., Peña-Rodriguez, J., Armand, J. Perez, Perlin, M., Perrone, L., Peters, C., Petrera, S., Pierog, T., Pimenta, M., Pirronello, V., Platino, M., Pont, B., Pothast, M., Privitera, P., Prouza, M., Puyleart, A., Querchfeld, S., Rautenberg, J., Ravignani, D., Reininghaus, M., Ridky, J., Riehn, F., Risse, M., Ristori, P., Rizi, V., de Carvalho, W. Rodrigues, Rojo, J. Rodriguez, Roncoroni, M. J., Roth, M., Roulet, E., Rovero, A. C., Ruehl, P., Saffi, S. J., Saftoiu, A., Salamida, F., Salazar, H., Salina, G., Gomez, J. D. Sanabria, Sánchez, F., Santos, E. M., Santos, E., Sarazin, F., Sarmento, R., Sarmiento-Cano, C., Sato, R., Savina, P., Schäfer, C., Scherini, V., Schieler, H., Schimassek, M., Schimp, M., Schlüter, F., Schmidt, D., Scholten, O., Schovánek, P., Schröder, F. G., Schröder, S., Sciutto, S. J., Scornavacche, M., Shellard, R. C., Sigl, G., Silli, G., Sima, O., Šmída, R., Sommers, P., Soriano, J. F., Souchard, J., Squartini, R., Stadelmaier, M., Stanca, D., Stanič, S., Stasielak, J., Stassi, P., Streich, A., Suárez-Durán, M., Sudholz, T., Suomijärvi, T., Supanitsky, A. D., Šupík, J., Szadkowski, Z., Taboada, A., Tapia, A., Timmermans, C., Tobiska, P., Peixoto, C. J. Todero, Tomé, B., Elipe, G. Torralba, Travaini, A., Travnicek, P., Trimarelli, C., Trini, M., Tueros, M., Ulrich, R., Unger, M., Urban, M., Vaclavek, L., Vacula, M., Galicia, J. F. Valdés, Valiño, I., Valore, L., van Vliet, A., Varela, E., Cárdenas, B. Vargas, Vásquez-Ramírez, A., Veberič, D., Ventura, C., Quispe, I. D. Vergara, Verzi, V., Vicha, J., Villaseñor, L., Vink, J., Vorobiov, S., Wahlberg, H., Watson, A. A., Weber, M., Weindl, A., Wiencke, L., Wilczyński, H., Winchen, T., Wirtz, M., Wittkowski, D., Wundheiler, B., Yushkov, A., Zapparrata, O., Zas, E., Zavrtanik, D., Zavrtanik, M., Zehrer, L., Zepeda, A., Ziolkowski, M., and Zuccarello, F.
Subjects: Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena
Abstract: We search for signals of magnetically-induced effects in the arrival directions of ultra-high-energy cosmic rays detected at the Pierre Auger Observatory. We apply two different methods. One is a search for sets of events that show a correlation between their arrival direction and the inverse of their energy, which would be expected if they come from the same point-like source, they have the same electric charge and their deflection is relatively small and coherent. We refer to these sets of events as "multiplets". The second method, called "thrust", is a principal axis analysis aimed to detect the elongated patterns in a region of interest. We study the sensitivity of both methods using a benchmark simulation and we apply them to data in two different searches. The first search is done assuming as source candidates a list of nearby active galactic nuclei and starburst galaxies. The second is an all-sky blind search. We report the results and we find no statistically significant features. We discuss the compatibility of these results with the indications on the mass composition inferred from data of the Pierre Auger Observatory., Comment: Published version; correction of a minor typo
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