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We present a measurement of the cosmic-ray spectrum above 100 PeV using the part of the surface detector of the Pierre Auger Observatory that has a spacing of 750 m. An inflection of the spectrum is observed, confirming the presence of the so-called second-knee feature. The spectrum is then combined with that of the 1500 m array to produce a single measurement of the flux, linking this spectral feature with the three additional breaks at the highest energies. The combined spectrum, with an energy scale set calorimetrically via fluorescence telescopes and using a single detector type, results in the most statistically and systematically precise measurement of spectral breaks yet obtained. These measurements are critical for furthering our understanding of the highest energy cosmic rays.
The energy spectrum of cosmic rays beyond the turn-down around 1017 eV as measured with the surface detector of the Pierre Auger Observatory / Abreu, P.; Aglietta, M.; Albury, J. M.; Allekotte, I.; Almela, A.; Alvarez-Muniz, J.; Alves Batista, R.; Anastasi, G. A.; Anchordoqui, L.; Andrada, B.; Andringa, S.; Aramo, C.; Araujo Ferreira, P. R.; Arteaga Velazquez, J. C.; 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.; Billoir, P.; Binet, V.; Bismark, K.; Bister, T.; Biteau, J.; Blazek, J.; Bleve, C.; Bohacova, M.; Boncioli, D.; Bonifazi, C.; Bonneau Arbeletche, L.; Borodai, N.; Botti, A. M.; Brack, J.; Bretz, T.; Brichetto Orchera, P. G.; Briechle, F. L.; Buchholz, P.; Bueno, A.; Buitink, S.; Buscemi, M.; Busken, 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.; Cobos Cerutti, A. C.; Colalillo, R.; Coleman, A.; Coluccia, M. R.; Conceicao, R.; Condorelli, A.; Consolati, G.; Contreras, F.; Convenga, F.; Correia Dos Santos, D.; Covault, C. E.; Dasso, S.; Daumiller, K.; Dawson, B. R.; Day, J. A.; De Almeida, R. M.; De Jesus, 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 Palma, F.; De Souza, V.; De Vito, E.; Del Rio, M.; Deligny, O.; Di Matteo, A.; Dobrigkeit, C.; D'Olivo, J. C.; Domingues Mendes, L. M.; Dos Anjos, R. C.; Dos Santos, D.; 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.; Filipcic, A.; Fitoussi, T.; Fodran, T.; Freire, M. M.; Fujii, T.; Fuster, A.; Galea, C.; Galelli, C.; Garcia, B.; Garcia Vegas, A. L.; Gemmeke, H.; Gesualdi, F.; Gherghel-Lascu, A.; Ghia, P. L.; Giaccari, U.; Giammarchi, M.; Glombitza, J.; Gobbi, F.; Gollan, F.; Golup, G.; Gomez Berisso, M.; Gomez Vitale, P. F.; Gongora, J. P.; Gonzalez, J. M.; Gonzalez, N.; Goos, I.; Gora, 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.; Horandel, J. R.; Horvath, P.; Hrabovsky, M.; Huege, T.; Insolia, A.; Isar, P. G.; Janecek, P.; Johnsen, J. A.; Jurysek, J.; Kaapa, A.; Kampert, K. H.; Karastathis, N.; Keilhauer, B.; Kemp, J.; Khakurdikar, A.; Kizakke Covilakam, V. V.; Klages, H. O.; Kleifges, M.; Kleinfeller, J.; Kopke, M.; Kunka, N.; Lago, B. L.; Lang, R. G.; Langner, N.; Leigui De Oliveira, M. A.; Lenok, V.; Letessier-Selvon, A.; Lhenry-Yvon, I.; Lo Presti, D.; Lopes, L.; Lopez, R.; Lu, L.; Luce, Q.; Lundquist, J. P.; Machado Payeras, A.; Mancarella, G.; Mandat, D.; Manning, B. C.; Manshanden, J.; Mantsch, P.; Marafico, S.; Mariazzi, A. G.; Maris, I. C.; Marsella, G.; Martello, D.; Martinelli, S.; Martinez, H.; Martinez 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.; Mostafa, M.; Muller, 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.; Nozka, L.; Nucita, A.; Nunez, L. A.; Palatka, M.; Pallotta, J.; Papenbreer, P.; Parente, G.; Parra, A.; Pawlowsky, J.; Pech, M.; Pedreira, F.; Pekala, J.; Pelayo, R.; Pena-Rodriguez, J.; Pereira Martins, E. 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F.; Souchard, J.; Squartini, R.; Stadelmaier, M.; Stanca, D.; Stanic, S.; Stasielak, J.; Stassi, P.; Streich, A.; Suarez-Duran, M.; Sudholz, T.; Suomijarvi, T.; Supanitsky, A. D.; Szadkowski, Z.; Tapia, A.; Taricco, C.; Timmermans, C.; Tkachenko, O.; Tobiska, P.; Todero Peixoto, C. J.; Tome, B.; Torres, Z.; Travaini, A.; Travnicek, P.; Trimarelli, C.; Tueros, M.; Ulrich, R.; Unger, M.; Vaclavek, L.; Vacula, M.; Valdes Galicia, J. F.; Valore, L.; Varela, E.; Vasquez-Ramirez, A.; Veberic, D.; Ventura, C.; Vergara Quispe, I. D.; Verzi, V.; Vicha, J.; Vink, J.; Vorobiov, S.; Wahlberg, H.; Watanabe, C.; Watson, A. A.; Weber, M.; Weindl, A.; Wiencke, L.; Wilczynski, H.; Wirtz, M.; Wittkowski, D.; Wundheiler, B.; Yushkov, A.; Zapparrata, O.; Zas, E.; Zavrtanik, D.; Zavrtanik, M.; Zehrer, L.. - In: THE EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL. C, PARTICLES AND FIELDS. - ISSN 1434-6044. - 81:11(2021), pp. 1-25. [10.1140/epjc/s10052-021-09700-w]
The energy spectrum of cosmic rays beyond the turn-down around 1017 eV as measured with the surface detector of the Pierre Auger Observatory
Abreu P.;Aglietta M.;Albury J. M.;Allekotte I.;Almela A.;Alvarez-Muniz J.;Alves Batista R.;Anastasi G. A.;Anchordoqui L.;Andrada B.;Andringa S.;Aramo C.;Araujo Ferreira P. R.;Arteaga Velazquez J. C.;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.;Billoir P.;Binet V.;Bismark K.;Bister T.;Biteau J.;Blazek J.;Bleve C.;Bohacova M.;Boncioli D.;Bonifazi C.;Bonneau Arbeletche L.;Borodai N.;Botti A. M.;Brack J.;Bretz T.;Brichetto Orchera P. G.;Briechle F. L.;Buchholz P.;Bueno A.;Buitink S.;Buscemi M.;Busken 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.;Cobos Cerutti A. C.;Colalillo R.;Coleman A.;Coluccia M. R.;Conceicao R.;Condorelli A.;Consolati G.;Contreras F.;Convenga F.;Correia dos Santos D.;Covault C. E.;Dasso S.;Daumiller K.;Dawson B. R.;Day J. A.;de Almeida R. M.;de Jesus 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 Palma F.;de Souza V.;De Vito E.;del Rio M.;Deligny O.;Di Matteo A.;Dobrigkeit C.;D'Olivo J. C.;Domingues Mendes L. M.;dos Anjos R. C.;dos Santos D.;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.;Filipcic A.;Fitoussi T.;Fodran T.;Freire M. M.;Fujii T.;Fuster A.;Galea C.;Galelli C.;Garcia B.;Garcia Vegas A. L.;Gemmeke H.;Gesualdi F.;Gherghel-Lascu A.;Ghia P. L.;Giaccari U.;Giammarchi M.;Glombitza J.;Gobbi F.;Gollan F.;Golup G.;Gomez Berisso M.;Gomez Vitale P. F.;Gongora J. P.;Gonzalez J. M.;Gonzalez N.;Goos I.;Gora 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.;Horandel J. R.;Horvath P.;Hrabovsky M.;Huege T.;Insolia A.;Isar P. G.;Janecek P.;Johnsen J. A.;Jurysek J.;Kaapa A.;Kampert K. H.;Karastathis N.;Keilhauer B.;Kemp J.;Khakurdikar A.;Kizakke Covilakam V. V.;Klages H. O.;Kleifges M.;Kleinfeller J.;Kopke M.;Kunka N.;Lago B. L.;Lang R. G.;Langner N.;Leigui de Oliveira M. A.;Lenok V.;Letessier-Selvon A.;Lhenry-Yvon I.;Lo Presti D.;Lopes L.;Lopez R.;Lu L.;Luce Q.;Lundquist J. P.;Machado Payeras A.;Mancarella G.;Mandat D.;Manning B. C.;Manshanden J.;Mantsch P.;Marafico S.;Mariazzi A. G.;Maris I. C.;Marsella G.;Martello D.;Martinelli S.;Martinez H.;Martinez 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.;Mostafa M.;Muller 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.;Nozka L.;Nucita A.;Nunez L. A.;Palatka M.;Pallotta J.;Papenbreer P.;Parente G.;Parra A.;Pawlowsky J.;Pech M.;Pedreira F.;Pekala J.;Pelayo R.;Pena-Rodriguez J.;Pereira Martins E. E.;Perez Armand J.;Perez Bertolli C.;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.;Rodrigues de Carvalho W.;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.;Sanchez F.;Santos E. M.;Santos E.;Sarazin F.;Sarmento R.;Sarmiento-Cano C.;Sato R.;Savina P.;Schafer C. M.;Scherini V.;Schieler H.;Schimassek M.;Schimp M.;Schluter F.;Schmidt D.;Scholten O.;Schovanek P.;Schroder F. G.;Schroder S.;Schulte J.;Schulz A.;Sciutto S. J.;Scornavacche M.;Segreto A.;Sehgal S.;Shellard R. C.;Sigl G.;Silli G.;Sima O.;Smida R.;Sommers P.;Soriano J. F.;Souchard J.;Squartini R.;Stadelmaier M.;Stanca D.;Stanic S.;Stasielak J.;Stassi P.;Streich A.;Suarez-Duran M.;Sudholz T.;Suomijarvi T.;Supanitsky A. D.;Szadkowski Z.;Tapia A.;Taricco C.;Timmermans C.;Tkachenko O.;Tobiska P.;Todero Peixoto C. J.;Tome B.;Torres Z.;Travaini A.;Travnicek P.;Trimarelli C.;Tueros M.;Ulrich R.;Unger M.;Vaclavek L.;Vacula M.;Valdes Galicia J. F.;Valore L.;Varela E.;Vasquez-Ramirez A.;Veberic D.;Ventura C.;Vergara Quispe I. D.;Verzi V.;Vicha J.;Vink J.;Vorobiov S.;Wahlberg H.;Watanabe C.;Watson A. A.;Weber M.;Weindl A.;Wiencke L.;Wilczynski H.;Wirtz M.;Wittkowski D.;Wundheiler B.;Yushkov A.;Zapparrata O.;Zas E.;Zavrtanik D.;Zavrtanik M.;Zehrer L.
2021
Abstract
We present a measurement of the cosmic-ray spectrum above 100 PeV using the part of the surface detector of the Pierre Auger Observatory that has a spacing of 750 m. An inflection of the spectrum is observed, confirming the presence of the so-called second-knee feature. The spectrum is then combined with that of the 1500 m array to produce a single measurement of the flux, linking this spectral feature with the three additional breaks at the highest energies. The combined spectrum, with an energy scale set calorimetrically via fluorescence telescopes and using a single detector type, results in the most statistically and systematically precise measurement of spectral breaks yet obtained. These measurements are critical for furthering our understanding of the highest energy cosmic rays.
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La presente simulazione è stata realizzata sulla base delle specifiche raccolte sul tavolo ER del Focus Group IRIS coordinato dall’Università di Modena e Reggio Emilia e delle regole riportate nel DM 589/2018 e allegata Tabella A. Cineca, l’Università di Modena e Reggio Emilia e il Focus Group IRIS non si assumono alcuna responsabilità in merito all’uso che il diretto interessato o terzi faranno della simulazione. Si specifica inoltre che la simulazione contiene calcoli effettuati con dati e algoritmi di pubblico dominio e deve quindi essere considerata come un mero ausilio al calcolo svolgibile manualmente o con strumenti equivalenti.
