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The determination of the energy spectrum features with low systematic uncertainty is crucial for interpreting the nature of cosmic rays. In this study, we conducted a measurement of the energy spectrum at the Pierre Auger Observatory using a surface detector with a calorimetric energy scale indirectly set by a fluorescence detector. The surface detector consists of an array of water-Cherenkov detectors that extends over 3000 km2 with 1500 m spacing. Additionally, two nested arrays of the same kind with 750 m and 433 m spacing were utilized to lower the energy threshold of the measurements. This contribution presents, for the first time, the spectrum measured with the 433 m array, which reduces the energy threshold down to 63 PeV, nearly half the energy at which we previously published a steepening using the 750 m array. Our measurements include a characterization of the spectral features of the flux steepening around 230 PeV, known as the second-knee. The study benefits from a nearly 100% duty cycle and geometrical exposure. Notably, this is the first simultaneous measurement of the second knee energy and spectral indexes before and after the break, using a surface detector with an energy scale predominantly independent of air shower simulations and assumptions regarding hadronic interaction models.
The second knee in the cosmic ray spectrum observed with the surface detector of the Pierre Auger Observatory / Orquera, G. B.; Abdul Halim, A.; Abreu, P.; Aglietta, M.; Allekotte, I.; Almeida Cheminant, K.; Almela, A.; Aloisio, R.; Alvarez-Muniz, J.; Ammerman Yebra, J.; Anastasi, G. A.; Anchordoqui, L.; Andrada, B.; Andringa, S.; Aramo, C.; Araujo Ferreira, P. R.; Arnone, E.; Arteaga Velazquez, J. C.; Asorey, H.; Assis, P.; Avila, G.; Avocone, E.; Badescu, A. M.; Bakalova, A.; Balaceanu, A.; Barbato, F.; Bartz Mocellin, A.; 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.; Blumer, J.; Bohacova, M.; Boncioli, D.; Bonifazi, C.; Bonneau Arbeletche, L.; Borodai, N.; Brack, J.; Brichetto Orchera, P. G.; Briechle, F. L.; Bueno, A.; Buitink, S.; Buscemi, M.; Busken, M.; Bwembya, A.; Caballero-Mora, K. S.; Cabana-Freire, S.; Caccianiga, L.; Caracas, I.; Caruso, R.; Castellina, A.; Catalani, F.; Cataldi, G.; Cazon, L.; Cerda, M.; Cermenati, A.; 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.; Conte, M.; Convenga, F.; Correia Dos Santos, D.; Costa, P. J.; Covault, C. E.; Cristinziani, M.; Cruz Sanchez, C. S.; Dasso, S.; Daumiller, K.; Dawson, B. R.; De Almeida, R. M.; De Jesus, J.; De Jong, S. J.; 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 Popolo, A.; Deligny, O.; Denner, N.; Deval, L.; Di Matteo, A.; Dobre, M.; Dobrigkeit, C.; D'Olivo, J. C.; Domingues Mendes, L. M.; Dos Anjos, J. C.; Dos Anjos, R. C.; 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.; Filipcic, A.; Fitoussi, T.; Flaggs, B.; Fodran, T.; Fujii, T.; Fuster, A.; Galea, C.; Galelli, C.; Garcia, 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.; 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.; 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.; Keilhauer, B.; Khakurdikar, A.; Kizakke Covilakam, V. V.; Klages, H. O.; Kleifges, M.; Knapp, F.; Kunka, N.; Lago, B. L.; Langner, N.; Leigui De Oliveira, M. A.; Lema-Capeans, Y.; Lenok, V.; Letessier-Selvon, A.; Lhenry-Yvon, I.; Lo Presti, D.; Lopes, L.; Lu, L.; Luce, Q.; Lundquist, J. P.; Machado Payeras, A.; Majercakova, M.; Mandat, D.; Manning, B. C.; Mantsch, P.; Marafico, S.; Mariani, F. M.; Mariazzi, A. G.; Maris, I. C.; Marsella, G.; Martello, D.; Martinelli, S.; Martinez Bravo, O.; 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.; Muller, A. L.; Mulrey, K.; Mussa, R.; Muzio, M.; Namasaka, W. M.; Negi, S.; Nellen, L.; Nguyen, K.; Nicora, G.; Niculescu-Oglinzanu, M.; Niechciol, M.; Nitz, D.; Nosek, D.; Novotny, V.; Nozka, L.; Nucita, A.; Nunez, L. A.; Oliveira, C.; Palatka, M.; Pallotta, J.; Panja, S.; Parente, G.; Paulsen, T.; Pawlowsky, J.; Pech, M.; Pekala, J.; Pelayo, R.; Pereira, L. A. S.; Pereira Martins, E. E.; Perez Armand, J.; Perez Bertolli, C.; Perrone, L.; Petrera, S.; Petrucci, C.; Pierog, T.; Pimenta, M.; Platino, M.; Pont, B.; Pothast, M.; Pourmohammad Shahvar, 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, E.; Rodriguez Rojo, J.; Roncoroni, M. J.; Rossoni, S.; Roth, M.; Roulet, E.; Rovero, A. C.; Ruehl, P.; Saftoiu, A.; Saharan, M.; Salamida, F.; Salazar, H.; Salina, G.; Sanabria Gomez, J. D.; Sanchez, F.; Santos, E. M.; Santos, E.; Sarazin, F.; Sarmento, R.; Sato, R.; Savina, P.; Schafer, C. M.; Scherini, V.; Schieler, H.; Schimassek, M.; Schimp, M.; Schluter, F.; Schmidt, D.; Scholten, O.; Schoorlemmer, H.; Schovanek, P.; Schroder, 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.; Smida, R.; Sommers, P.; Soriano, J. F.; Squartini, R.; Stadelmaier, M.; Stanca, D.; Stanic, S.; Stasielak, J.; Stassi, P.; Strahnz, S.; Straub, M.; Suarez-Duran, M.; Suomijarvi, T.; Supanitsky, A. D.; Svozilikova, Z.; 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.; 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.; Vlastimil, J.; Vorobiov, S.; Watanabe, C.; Watson, A. A.; Weindl, A.; Wiencke, L.; Wilczynski, H.; Wittkowski, D.; Wundheiler, B.; Yue, B.; Yushkov, A.; Zapparrata, O.; Zas, E.; Zavrtanik, D.; Zavrtanik, M.. - In: POS PROCEEDINGS OF SCIENCE. - ISSN 1824-8039. - 444:(2024), pp. 1-13. ( 38th International cosmic ray conference, ICRC 2023 Nagoya, Japan ) [10.22323/1.444.0398].
The second knee in the cosmic ray spectrum observed with the surface detector of the Pierre Auger Observatory
Orquera G. B.
;Abdul Halim A.;Abreu P.;Aglietta M.;Allekotte I.;Almeida Cheminant K.;Almela A.;Aloisio R.;Alvarez-Muniz J.;Ammerman Yebra J.;Anastasi G. A.;Anchordoqui L.;Andrada B.;Andringa S.;Aramo C.;Araujo Ferreira P. R.;Arnone E.;Arteaga Velazquez J. C.;Asorey H.;Assis P.;Avila G.;Avocone E.;Badescu A. M.;Bakalova A.;Balaceanu A.;Barbato F.;Bartz Mocellin A.;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.;Blumer J.;Bohacova M.;Boncioli D.;Bonifazi C.;Bonneau Arbeletche L.;Borodai N.;Brack J.;Brichetto Orchera P. G.;Briechle F. L.;Bueno A.;Buitink S.;Buscemi M.;Busken M.;Bwembya A.;Caballero-Mora K. S.;Cabana-Freire S.;Caccianiga L.;Caracas I.;Caruso R.;Castellina A.;Catalani F.;Cataldi G.;Cazon L.;Cerda M.;Cermenati A.;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.;Conte M.;Convenga F.;Correia dos Santos D.;Costa P. J.;Covault C. E.;Cristinziani M.;Cruz Sanchez C. S.;Dasso S.;Daumiller K.;Dawson B. R.;de Almeida R. M.;de Jesus J.;de Jong S. J.;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 Popolo A.;Deligny O.;Denner N.;Deval L.;di Matteo A.;Dobre M.;Dobrigkeit C.;D'Olivo J. C.;Domingues Mendes L. M.;dos Anjos J. C.;dos Anjos R. C.;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.;Filipcic A.;Fitoussi T.;Flaggs B.;Fodran T.;Fujii T.;Fuster A.;Galea C.;Galelli C.;Garcia 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.;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.;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.;Keilhauer B.;Khakurdikar A.;Kizakke Covilakam V. V.;Klages H. O.;Kleifges M.;Knapp F.;Kunka N.;Lago B. L.;Langner N.;Leigui de Oliveira M. A.;Lema-Capeans Y.;Lenok V.;Letessier-Selvon A.;Lhenry-Yvon I.;Lo Presti D.;Lopes L.;Lu L.;Luce Q.;Lundquist J. P.;Machado Payeras A.;Majercakova M.;Mandat D.;Manning B. C.;Mantsch P.;Marafico S.;Mariani F. M.;Mariazzi A. G.;Maris I. C.;Marsella G.;Martello D.;Martinelli S.;Martinez Bravo O.;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.;Muller A. L.;Mulrey K.;Mussa R.;Muzio M.;Namasaka W. M.;Negi S.;Nellen L.;Nguyen K.;Nicora G.;Niculescu-Oglinzanu M.;Niechciol M.;Nitz D.;Nosek D.;Novotny V.;Nozka L.;Nucita A.;Nunez L. A.;Oliveira C.;Palatka M.;Pallotta J.;Panja S.;Parente G.;Paulsen T.;Pawlowsky J.;Pech M.;Pekala J.;Pelayo R.;Pereira L. A. S.;Pereira Martins E. E.;Perez Armand J.;Perez Bertolli C.;Perrone L.;Petrera S.;Petrucci C.;Pierog T.;Pimenta M.;Platino M.;Pont B.;Pothast M.;Pourmohammad Shahvar 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 E.;Rodriguez Rojo J.;Roncoroni M. J.;Rossoni S.;Roth M.;Roulet E.;Rovero A. C.;Ruehl P.;Saftoiu A.;Saharan M.;Salamida F.;Salazar H.;Salina G.;Sanabria Gomez J. D.;Sanchez F.;Santos E. M.;Santos E.;Sarazin F.;Sarmento R.;Sato R.;Savina P.;Schafer C. M.;Scherini V.;Schieler H.;Schimassek M.;Schimp M.;Schluter F.;Schmidt D.;Scholten O.;Schoorlemmer H.;Schovanek P.;Schroder 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.;Smida R.;Sommers P.;Soriano J. F.;Squartini R.;Stadelmaier M.;Stanca D.;Stanic S.;Stasielak J.;Stassi P.;Strahnz S.;Straub M.;Suarez-Duran M.;Suomijarvi T.;Supanitsky A. D.;Svozilikova Z.;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.;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.;Vlastimil J.;Vorobiov S.;Watanabe C.;Watson A. A.;Weindl A.;Wiencke L.;Wilczynski H.;Wittkowski D.;Wundheiler B.;Yue B.;Yushkov A.;Zapparrata O.;Zas E.;Zavrtanik D.;Zavrtanik M.
2024
Abstract
The determination of the energy spectrum features with low systematic uncertainty is crucial for interpreting the nature of cosmic rays. In this study, we conducted a measurement of the energy spectrum at the Pierre Auger Observatory using a surface detector with a calorimetric energy scale indirectly set by a fluorescence detector. The surface detector consists of an array of water-Cherenkov detectors that extends over 3000 km2 with 1500 m spacing. Additionally, two nested arrays of the same kind with 750 m and 433 m spacing were utilized to lower the energy threshold of the measurements. This contribution presents, for the first time, the spectrum measured with the 433 m array, which reduces the energy threshold down to 63 PeV, nearly half the energy at which we previously published a steepening using the 750 m array. Our measurements include a characterization of the spectral features of the flux steepening around 230 PeV, known as the second-knee. The study benefits from a nearly 100% duty cycle and geometrical exposure. Notably, this is the first simultaneous measurement of the second knee energy and spectral indexes before and after the break, using a surface detector with an energy scale predominantly independent of air shower simulations and assumptions regarding hadronic interaction models.
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simulazione ASN
Il report seguente simula gli indicatori relativi alla propria produzione scientifica in relazione alle soglie ASN 2023-2025 del proprio SC/SSD. Si ricorda che il superamento dei valori soglia (almeno 2 su 3) è requisito necessario ma non sufficiente al conseguimento dell'abilitazione. La simulazione si basa sui dati IRIS e sugli indicatori bibliometrici alla data indicata e non tiene conto di eventuali periodi di congedo obbligatorio, che in sede di domanda ASN danno diritto a incrementi percentuali dei valori. La simulazione può differire dall'esito di un’eventuale domanda ASN sia per errori di catalogazione e/o dati mancanti in IRIS, sia per la variabilità dei dati bibliometrici nel tempo. Si consideri che Anvur calcola i valori degli indicatori all'ultima data utile per la presentazione delle domande.
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.
