Measurement of the cosmic-ray energy spectrum above 2.5 ×10 18 eV using the Pierre Auger Observatory

Journal
Date Issued
2020
Author(s)
Aab, A.
•
Abreu, P.
•
•
Albury, J. M.
•
Allekotte, I.
•
Almela, A.
•
Alvarez Castillo, J.
•
Alvarez-Muñiz, J.
•
Alves Batista, R.
•
Anastasi, G. A.
•
Anchordoqui, L.
•
Andrada, B.
•
Andringa, S.
•
Aramo, C.
•
Araújo Ferreira, P. R.
•
Asorey, H.
•
Assis, P.
•
Avila, G.
•
Badescu, A. M.
•
Bakalova, A.
•
Balaceanu, A.
•
Barbato, F.
•
Barreira Luz, R. J.
•
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.
•
Bonneau Arbeletche, L.
•
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.
•
•
Catalani, F.
•
Cataldi, G.
•
Cazon, L.
•
Cerda, M.
•
Chinellato, J. A.
•
Choi, K.
•
Chudoba, J.
•
Chytka, L.
•
Clay, R. W.
•
Cobos Cerutti, A. C.
•
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.
•
de Mello Neto, J. R. T.
•
De Mitri, I.
•
de Oliveira, J.
•
de Oliveira Franco, D.
•
de Souza, V.
•
De Vito, E.
•
Debatin, J.
•
del Río, M.
•
Deligny, O.
•
Dembinski, H.
•
Dhital, N.
•
Di Giulio, C.
•
Di Matteo, A.
•
Díaz Castro, M. L.
•
Dobrigkeit, C.
•
D'Olivo, J. C.
•
Dorosti, Q.
•
dos Anjos, R. C.
•
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.
•
Garcia Vegas, A. L.
•
Gemmeke, H.
•
Gesualdi, F.
•
Gherghel-Lascu, A.
•
Ghia, P. L.
•
Giaccari, U.
•
Giammarchi, M.
•
Giller, M.
•
Glombitza, J.
•
Gobbi, F.
•
Gollan, F.
•
Golup, G.
•
Gómez Berisso, M.
•
Gómez Vitale, P. F.
•
Gongora, J. P.
•
González, N.
•
Goos, I.
•
Góra, D.
•
•
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.
•
Kukec Mezek, G.
•
Lago, B. L.
•
LaHurd, D.
•
Lang, R. G.
•
Leigui de Oliveira, M. A.
•
Lenok, V.
•
Letessier-Selvon, A.
•
Lhenry-Yvon, I.
•
Lo Presti, D.
•
Lopes, L.
•
López, R.
•
Lorek, R.
•
Luce, Q.
•
Lucero, A.
•
Machado Payeras, A.
•
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.
•
Martínez Bravo, O.
•
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.
•
PÈ©kala, J.
•
Pelayo, R.
•
Peña-Rodriguez, J.
•
Perez Armand, J.
•
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.
•
Rodrigues de Carvalho, W.
•
Rodriguez Fernandez, G.
•
Rodriguez Rojo, J.
•
Roncoroni, M. J.
•
Roth, M.
•
Roulet, E.
•
Rovero, A. C.
•
Ruehl, P.
•
Saffi, S. J.
•
Saftoiu, A.
•
Salamida, F.
•
Salazar, H.
•
Salina, G.
•
Sanabria Gomez, J. D.
•
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.
•
Todero Peixoto, C. J.
•
Tomé, B.
•
Torralba Elipe, G.
•
Travaini, A.
•
Travnicek, P.
•
Trimarelli, C.
•
Trini, M.
•
Tueros, M.
•
Ulrich, R.
•
Unger, M.
•
Urban, M.
•
Vaclavek, L.
•
Vacula, M.
•
Valdés Galicia, J. F.
•
Valiño, I.
•
Valore, L.
•
van Vliet, A.
•
Varela, E.
•
Vargas Cárdenas, B.
•
Vásquez-Ramírez, A.
•
Veberič, D.
•
Ventura, C.
•
Vergara Quispe, I. D.
•
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.
•
•
Pierre Auger Collaboration
DOI
Abstract
We report a measurement of the energy spectrum of cosmic rays for energies above 2.5 ×1018 eV based on 215,030 events recorded with zenith angles below 60°. 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 ×1019 eV . The principal conclusions are(1) The flattening of the spectrum near 5 ×1018 eV , the so-called "ankle," is confirmed.

(2) The steepening of the spectrum at around 5 ×1019 eV is confirmed.

(3) A new feature has been identified in the spectrum: in the region above the ankle the spectral index γ of the particle flux (∝E-γ) changes from 2.51 ±0.03 (stat ) ±0.05 (syst ) to 3.05 ±0.05 (stat ) ±0.10 (syst ) before changing sharply to 5.1 ±0.3 (stat ) ±0.1 (syst ) above 5 ×1019 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 ×1018 eV .

Volume
102
Issue
6
Start page
062005
Uri
Url
Issn Identifier
2470-0010
Ads BibCode
2020PhRvD.102f2005A
Rights
open.access
File(s)
Loading...
Thumbnail Image
Name

PhysRevD.102.062005.pdf

Description
PDF editoriale
Size

1.19 MB

Format

Adobe PDF

Checksum (MD5)

2f95e542d6e5ed147d3ac35c852412c9

Loading...
Thumbnail Image
Name

2008.06486.pdf

Description
preprint
Size

1.32 MB

Format

Adobe PDF

Checksum (MD5)

88948546754e9ddfbd52e428aec22a42