Energy estimation of cosmic rays with the Engineering Radio Array of the Pierre Auger Observatory

Author(s):Show less -

Aab, A. ; Abreu, P. ; Aglietta, M. ; Ahn, E. J. ; Al Samarai, I. ; Albuquerque, I. F. M. ; Allekotte, I. ; Allison, P. ; Almela, A. ; Alvarez Castillo, J. ; Alvarez-Muniz, J. ; Batista, R. Alves ; Ambrosio, M. ; Aminaei, A. ; Anastasi, G. A. ; Anchordoqui, L. ; Andringa, S. ; Aramo, C. ; Arqueros, F. ; Arsene, N. ; Asorey, H. ; Assis, P. ; Aublin, J. ; Avila, G. ; Awal, N. ; Badescu, A. M. ; Baus, C. ; Beatty, J. J. ; Becker, K. H. ; Bellido, J. A. ; Berat, C. ; Bertaina, M. E. ; Bertou, X. ; Biermann, P. L. ; Billoir, P. ; Blaess, S. G. ; Blanco, A. ; Blanco, M. ; Blazek, J. ; Bleve, C. ; Bluemer, H. ; Bohacova, M. ; Boncioli, D. ; Bonifazi, C. ; Borodai, N. ; Brack, J. ; Brancus, I. ; Bretz, T. ; Bridgeman, A. ; Brogueira, P. ; Buchholz, P. ; Bueno, A. ; Buitink, S. ; Buscemi, M. ; Caballero-Mora, K. S. ; Caccianiga, B. ; Caccianiga, L. ; Candusso, M. ; Caramete, L. ; Caruso, R. ; Castellina, A. ; Cataldi, G. ; Cazon, L. ; Cester, R. ; Chavez, A. G. ; Chiavassa, A. ; Chinellato, J. A. ; Chudoba, J. ; Cilmo, M. ; Clay, R. W. ; Cocciolo, G. ; Colalillo, R. ; Coleman, A. ; Collica, L. ; Coluccia, M. R. ; Conceciao, R. ; Contreras, F. ; Cooper, M. J. ; Cordier, A. ; Coutu, S. ; Covault, C. E. ; Cronin, J. ; Dallier, R. ; Daniel, B. ; Dasso, S. ; Daumiller, K. ; Dawson, B. R. ; de Almeida, R. M. ; de Jong, S. J. ; De Mauro, G. ; Neto, J. R. T. de Mello ; De Mitri, I. ; de Oliveira, J. ; de Souza, V. ; del Peral, L. ; Deligny, O. ; Dhital, N. ; Di Giulio, C. ; Di Matteo, A. ; Diaz, J. C. ; Diaz Castro, M. L. ; Diogo, F. ; Dobrigkeit, C. ; Docters, W. ; D'Olivo, J. C. ; Dorofeev, A. ; Hasankiadeh, Q. Dorosti ; dos Anjos, R. C. ; Dova, M. T. ; Ebr, J. ; Engel, R. ; Erdmann, M. ; Erfani, M. ; Escobar, C. O. ; Espadanal, J. ; Etchegoyen, A. ; Falcke, H. ; Fang, K. ; Farrar, G. ; Fauth, A. C. ; Fazzini, N. ; Ferguson, A. P. ; Fick, B. ; Figueira, J. M. ; Filevich, A. ; Filipcic, A. ; Fratu, O. ; Freire, M. M. ; Fujii, T. ; Garcia, B. ; Garcia-Gamez, D. ; Garcia-Pinto, D. ; Gate, F. ; Gemmeke, H. ; Gherghel-Lascu, A. ; Ghia, P. L. ; Giaccari, U. ; Giammarchi, M. ; Giller, M. ; Glas, D. ; Glaser, C. ; Glass, H. ; Golup, G. ; Gomez Berisso, M. ; Gomez Vitale, P. F. ; Gonzalez, N. ; Gookin, B. ; Gordon, J. ; Gorgi, A. ; Gorham, P. ; Gouffon, P. ; Griffith, N. ; Grillo, A. F. ; Grubb, T. D. ; Guarino, F. ; Guedes, G. P. ; Hampel, M. R. ; Hansen, P. ; Harari, D. ; Harrison, T. A. ; Hartmann, S. ; Harton, J. L. ; Haungs, A. ; Hebbeker, T. ; Heck, D. ; Heimann, P. ; Herve, A. E. ; Hill, G. C. ; Hojvat, C. ; Hollon, N. ; Holt, E. ; Homola, P. ; Horandel, J. R. ; Horvath, P. ; Hrabovsky, M. ; Huber, D. ; Huege, T. ; Insolia, A. ; Isar, P. G. ; Jandt, I. ; Jansen, S. ; Jarne, C. ; Johnsen, J. A. ; Josebachuili, M. ; Kaeaepae, A. ; Kambeitz, O. ; Kampert, K. H. ; Kasper, P. ; Katkov, I. ; Keilhauer, B. ; Kemp, E. ; Kieckhafer, R. M. ; Klages, H. O. ; Kleifges, M. ; Kleinfeller, J. ; Krause, R. ; Krohm, N. ; Kuempel, D. ; Mezek, G. Kukec ; Kunka, N. ; Awad, A. W. Kuotb ; LaHurd, D. ; Latronico, L. ; Lauer, R. ; Lauscher, M. ; Lautridou, P. ; Le Coz, S. ; Lebrun, D. ; Lebrun, P. ; Leigui de Oliveira, M. A. ; Letessier-Selvon, A. ; Lhenry-Yvon, I. ; Link, K. ; Lopes, L. ; Lopez, R. ; Lopez Casado, A. ; Louedec, K. ; Lucero, A. ; Malacari, M. ; Mallamaci, M. ; Maller, J. ; Mandat, D. ; Mantsch, P. ; Mariazzi, A. G. ; Marin, V. ; Maris, I. C. ; Marsella, G. ; Martello, D. ; Martinez, H. ; Martinez Bravo, O. ; Martraire, D. ; Masias Meza, J. J. ; Mathes, H. J. ; Mathys, S. ; Matthews, J. ; Matthews, J. A. J. ; Matthiae, G. ; Maurizio, D. ; Mayotte, E. ; Mazur, P. O. ; Medina, C. ; Medina-Tanco, G. ; Meissner, R. ; Mello, V. B. B. ; Melo, D. ; Menshikov, A. ; Messina, S. ; Micheletti, M. I. ; Middendorf, L. ; Minaya, I. A. ; Miramonti, L. ; Mitrica, B. ; Molina-Bueno, L. ; Mollerach, S. ; Montanet, F. ; Morello, C. ; Mostafa, M. ; Moura, C. A. ; Muller, M. A. ; Mueller, G. ; Mueller, S. ; Navas, S. ; Necesal, P. ; Nellen, L. ; Nelles, A. ; Neuser, J. ; Nguyen, P. H. ; Niculescu-Oglinzanu, M. ; Niechciol, M. ; Niemietz, L. ; Niggemann, T. ; Nitz, D. ; Nosek, D. ; Novotny, V. ; Nozka, L. ; Nunez, L. A. ; Ochilo, L. ; Oikonomou, F. ; Olinto, A. ; Pacheco, N. ; Pakk Selmi-Dei, D. ; Palatka, M. ; Pallotta, J. ; Papenbreer, P. ; Parente, G. ; Parra, A. ; Paul, T. ; Pech, M. ; Pekala, J. ; Pelayo, R. ; Pepe, I. M. ; Perrone, L. ; Petermann, E. ; Peters, C. ; Petrera, S. ; Petrov, Y. ; Phuntsok, J. ; Piegaia, R. ; Pierog, T. ; Pieroni, P. ; Pimenta, M. ; Pirronello, V. ; Platino, M. ; Plum, M. ; Porcelli, A. ; Porowski, C. ; Prado, R. R. ; Privitera, P. ; Prouza, M. ; Quel, E. J. ; Querchfeld, S. ; Quinn, S. ; Rautenberg, J. ; Ravel, O. ; Ravignani, D. ; Reinert, D. ; Revenu, B. ; Ridky, J. ; Risse, M. ; Ristori, P. ; Rizi, V. ; Rodrigues de Carvalho, W. ; Rodriguez Rojo, J. ; Rodriguez-Frias, M. D. ; Rogozin, D. ; Rosado, J. ; Roth, M. ; Roulet, E. ; Rovero, A. C. ; Saffi, S. J. ; Saftoiu, A. ; Salazar, H. ; Saleh, A. ; Greus, F. Salesa ; Salina, G. ; Sanabria Gomez, J. D. ; Sanchez, F. ; Sanchez-Lucas, P. ; Santos, E. ; Santos, E. M. ; Sarazin, F. ; Sarkar, B. ; Sarmento, R. ; Sarmiento-Cano, C. ; Sato, R. ; Scarso, C. ; Schauer, M. ; Scherini, V. ; Schieler, H. ; Schmidt, D. ; Scholten, O. ; Schoorlemmer, H. ; Schovanek, P. ; Schroeder, F. G. ; Schulz, A. ; Schulz, J. ; Schumacher, J. ; Sciutto, S. J. ; Segreto, A. ; Settimo, M. ; Shadkam, A. ; Shellard, R. C. ; Sigl, G. ; Sima, O. ; Smialkowski, A. ; Smida, R. ; Snow, G. R. ; Sommers, P. ; Sonntag, S. ; Sorokin, J. ; Squartini, R. ; Srivastava, Y. N. ; Stanca, D. ; Stanic, S. ; Stapleton, J. ; Stasielak, J. ; Stephan, M. ; Stutz, A. ; Suarez, F. ; Suarez Duran, M. ; Suomijaervi, T. ; Supanitsky, A. D. ; Sutherland, M. S. ; Swain, J. ; Szadkowski, Z. ; Taborda, O. A. ; Tapia, A. ; Tepe, A. ; Theodoro, V. M. ; Timmermans, C. ; Todero Peixoto, C. J. ; Toma, G. ; Tomankova, L. ; Tome, B. ; Tonachini, A. ; Torralba Elipe, G. ; Torres Machado, D. ; Travnicek, P. ; Trini, M. ; Ulrich, R. ; Unger, M. ; Urban, M. ; Valdes Galicia, J. F. ; Valino, I. ; Valore, L. ; van Aar, G. ; van Bodegom, P. ; van den Berg, A. M. ; van Velzen, S. ; van Vliet, A. ; Varela, E. ; Vargas Cardenas, B. ; Varner, G. ; Vasquez, R. ; Vazquez, J. R. ; Vazquez, R. A. ; Veberic, D. ; Verzi, V. ; Vicha, J. ; Videla, M. ; Villasenor, L. ; Vlcek, B. ; Vorobiov, S. ; Wahlberg, H. ; Wainberg, O. ; Walz, D. ; Watson, A. A. ; Weber, M. ; Weidenhaupt, K. ; Weindl, A. ; Welling, C. ; Werner, F. ; Widom, A. ; Wiencke, L. ; Wilczynski, H. ; Winchen, T. ; Wittkowski, D. ; Wundheiler, B. ; Wykes, S. ; Yang, L. ; Yapici, T. ; Yushkov, A. ; Zas, E. ; Zavrtanik, D. ; Zavrtanik, M. ; Zepeda, A. ; Zimmermann, B. ; Ziolkowski, M. ; Zuccarello, F. ; Pierre Auger Collaboration

• Document type: Journal article
• Source: PHYSICAL REVIEW D; v. 93, n. 12, p. 15-pg., 2016-06-14.

Abstract

The Auger Engineering Radio Array (AERA) is part of the Pierre Auger Observatory and is used to detect the radio emission of cosmic-ray air showers. These observations are compared to the data of the surface detector stations of the Observatory, which provide well-calibrated information on the cosmic-ray energies and arrival directions. The response of the radio stations in the 30-80 MHz regime has been thoroughly calibrated to enable the reconstruction of the incoming electric field. For the latter, the energy deposit per area is determined from the radio pulses at each observer position and is interpolated using a two-dimensional function that takes into account signal asymmetries due to interference between the geomagnetic and charge-excess emission components. The spatial integral over the signal distribution gives a direct measurement of the energy transferred from the primary cosmic ray into radio emission in the AERA frequency range. We measure 15.8 MeV of radiation energy for a 1 EeV air shower arriving perpendicularly to the geomagnetic field. This radiation energy-corrected for geometrical effects-is used as a cosmic-ray energy estimator. Performing an absolute energy calibration against the surface-detector information, we observe that this radio-energy estimator scales quadratically with the cosmic-ray energy as expected for coherent emission. We find an energy resolution of the radio reconstruction of 22% for the data set and 17% for a high-quality subset containing only events with at least five radio stations with signal. (AU)

• FAPESP's process: 99/05404-3 - Pierre Auger Observatory
• Grantee: Carlos Ourivio Escobar
• Support Opportunities: Research Projects - Thematic Grants
• FAPESP's process: 10/07359-6 - Study of cosmic rays of highest energies with the Pierre Auger Observatory
• Grantee: Carola Dobrigkeit Chinellato
• Support Opportunities: Research Projects - Thematic Grants