Measurement of the Radiation Energy in the Radio Signal of Extensive Air Showers as a Universal Estimator of Cosmic-Ray Energy

Journal
Date Issued
2016
Author(s)
Aab, A.
•
Abreu, P.
•
•
Ahn, E. J.
•
Al Samarai, I.
•
Albuquerque, I. F. M.
•
Allekotte, I.
•
Allison, P.
•
Almela, A.
•
Alvarez Castillo, J.
•
Alvarez-Muñiz, J.
•
Alves Batista, R.
•
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.
•
Blümer, H.
•
Boháčová, 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.
•
•
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.
•
Conceição, 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.
•
de Mello Neto, J. R. T.
•
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.
•
Díaz Castro, M. L.
•
Diogo, F.
•
Dobrigkeit, C.
•
Docters, W.
•
D'Olivo, J. C.
•
Dorofeev, A.
•
Dorosti Hasankiadeh, Q.
•
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.
•
Filipčič, A.
•
Fratu, O.
•
Freire, M. M.
•
Fujii, T.
•
García, B.
•
Garcia-Gamez, D.
•
Garcia-Pinto, D.
•
Gate, F.
•
Gemmeke, H.
•
Gherghel-Lascu, A.
•
Ghia, P. L.
•
Giaccari, U.
•
Giammarchi, M.
•
Giller, M.
•
Głas, D.
•
Glaser, C.
•
Glass, H.
•
Golup, G.
•
Gómez Berisso, M.
•
Gómez Vitale, P. F.
•
González, N.
•
Gookin, B.
•
Gordon, J.
•
•
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.
•
Hörandel, J. R.
•
Horvath, P.
•
Hrabovský, M.
•
Huber, D.
•
Huege, T.
•
Insolia, A.
•
Isar, P. G.
•
Jandt, I.
•
Jansen, S.
•
Jarne, C.
•
Johnsen, J. A.
•
Josebachuili, M.
•
Kääpä, 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.
•
Kukec Mezek, G.
•
Kunka, N.
•
Kuotb Awad, A. W.
•
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.
•
López, R.
•
López Casado, A.
•
Louedec, K.
•
Lucero, A.
•
Malacari, M.
•
Mallamaci, M.
•
Maller, J.
•
Mandat, D.
•
Mantsch, P.
•
Mariazzi, A. G.
•
Marin, V.
•
Mariș, I. C.
•
Marsella, G.
•
Martello, D.
•
Martinez, H.
•
Martínez Bravo, O.
•
Martraire, D.
•
Masías 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.
•
•
Micheletti, M. I.
•
Middendorf, L.
•
Minaya, I. A.
•
Miramonti, L.
•
Mitrica, B.
•
Molina-Bueno, L.
•
Mollerach, S.
•
Montanet, F.
•
Morello, C.
•
Mostafá, M.
•
Moura, C. A.
•
Muller, M. A.
•
Müller, G.
•
Müller, 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.
•
Nožka, L.
•
Núñez, 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.
•
Pękala, 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.
•
Rodríguez-Frías, M. D.
•
Rogozin, D.
•
Rosado, J.
•
Roth, M.
•
Roulet, E.
•
Rovero, A. C.
•
Saffi, S. J.
•
Saftoiu, A.
•
Salazar, H.
•
Saleh, A.
•
Salesa Greus, F.
•
Salina, G.
•
Sanabria Gomez, J. D.
•
Sánchez, 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.
•
Schovánek, P.
•
Schröder, F. G.
•
Schulz, A.
•
Schulz, J.
•
Schumacher, J.
•
Sciutto, S. J.
•
•
Settimo, M.
•
Shadkam, A.
•
Shellard, R. C.
•
Sigl, G.
•
Sima, O.
•
Śmiałkowski, A.
•
Šmída, R.
•
Snow, G. R.
•
Sommers, P.
•
Sonntag, S.
•
Sorokin, J.
•
Squartini, R.
•
Srivastava, Y. N.
•
Stanca, D.
•
Stanič, S.
•
Stapleton, J.
•
Stasielak, J.
•
Stephan, M.
•
Stutz, A.
•
Suarez, F.
•
Suarez Durán, M.
•
Suomijärvi, 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.
•
Tomé, B.
•
Tonachini, A.
•
Torralba Elipe, G.
•
Torres Machado, D.
•
Travnicek, P.
•
Trini, M.
•
Ulrich, R.
•
Unger, M.
•
Urban, M.
•
Valdés Galicia, J. F.
•
Valiño, I.
•
Valore, L.
•
van Aar, G.
•
van Bodegom, P.
•
van den Berg, A. M.
•
van Velzen, S.
•
van Vliet, A.
•
Varela, E.
•
Vargas Cárdenas, B.
•
Varner, G.
•
Vasquez, R.
•
Vázquez, J. R.
•
Vázquez, R. A.
•
Veberič, D.
•
Verzi, V.
•
Vicha, J.
•
Videla, M.
•
Villaseñor, 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.
•
Wilczyński, 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.
•
•
Pierre Auger Collaboration
DOI
Abstract
We measure the energy emitted by extensive air showers in the form of radio emission in the frequency range from 30 to 80 MHz. Exploiting the accurate energy scale of the Pierre Auger Observatory, we obtain a radiation energy of 15.8 ±0.7 (stat)±6.7 (syst) MeV for cosmic rays with an energy of 1 EeV arriving perpendicularly to a geomagnetic field of 0.24 G, scaling quadratically with the cosmic-ray energy. A comparison with predictions from state-of-the-art first-principles calculations shows agreement with our measurement. The radiation energy provides direct access to the calorimetric energy in the electromagnetic cascade of extensive air showers. Comparison with our result thus allows the direct calibration of any cosmic-ray radio detector against the well-established energy scale of the Pierre Auger Observatory.
Volume
116
Issue
24
Start page
241101
Uri
Url
Issn Identifier
0031-9007
Ads BibCode
2016PhRvL.116x1101A
Rights
open.access
File(s)
Loading...
Thumbnail Image
Name

PRL-DOI_10_1103PhysRevLett_116_241101.pdf

Description
postprint
Size

629.3 KB

Format

Adobe PDF

Checksum (MD5)

dbefb85e9d58c998ebb261bf94f6f0b0

Loading...
Thumbnail Image
Name

17_JUNE_2016_PhysRevLett_116_241101_published.pdf

Description
pdf editoriale
Size

350.51 KB

Format

Adobe PDF

Checksum (MD5)

25443b22f32ea87eaee05a5a81f9fe0a